(PhysOrg.com) -- Osservando come l'energia si muove attraverso un piccolo dispositivo simile a un trampolino che salta, I ricercatori di Cornell sono un passo avanti verso la creazione di sensori straordinariamente piccoli in grado di riconoscere istantaneamente le sostanze nocive nell'aria o nell'acqua.

I ricercatori, guidato dal professore di fisica applicata e ingegneristica Harold Craighead, ha realizzato un dispositivo spesso solo 200 nanometri e lungo pochi micron con un cantilever oscillante appeso a un'estremità. (Un nanometro è un miliardesimo di metro; un micron è un milionesimo di metro.) Hanno identificato esattamente come regolare la sua sensibilità, una svolta che potrebbe portare a tecnologie di rilevamento avanzate.

Gli esperimenti dettagliati online l'8 febbraio in Rivista di fisica applicata mostra come questi oscillatori, che sono i sistemi nanoelettromeccanici (NEMS), potrebbe un giorno essere trasformato in dispositivi di uso quotidiano allineando milioni di essi e trattando ogni cantilever con una certa molecola.

"Il grande scopo è essere in grado di pilotare array di queste cose tutte in sincronia diretta, " ha detto il primo autore Rob Ilic, un ricercatore associato presso la Cornell NanoScale Science and Technology Facility. "Possono essere funzionalizzati con diverse sostanze chimiche e biomolecole per rilevare vari agenti patogeni, non solo una cosa".

Il cantilever è come un trampolino che risuona a frequenze distinte. Nelle ricerche passate, il team ha dimostrato che trattando il cantilever con sostanze diverse, possono dire quali altre sostanze sono presenti. Per esempio, Gli anticorpi dell'E. coli attaccati al cantilever possono rilevare la presenza di E. coli nell'acqua.

I ricercatori hanno perfezionato il design degli oscillatori, Ilic ha detto, appoggiando il loro dispositivo sopra uno strato di biossido di silicio, il tutto poggiato su un substrato di silicio. Un pad con fori collega pioli di biossido di silicio, allineati come pali del telefono, che alla fine terminano a sbalzo.

Un raggio laser, acceso in fondo al cantilever, viaggia lungo il dispositivo e fa oscillare l'oscillatore. La frequenza viene quindi misurata puntando un altro laser sull'oscillatore e osservando i modelli nella luce riflessa.

I "pali telefonici" consentono all'energia di spostarsi in modo efficiente attraverso il dispositivo impedendogli di deformarsi o abbassarsi. Il design facilita la lettura della frequenza di risonanza del cantilever.

In questo processo, i ricercatori hanno scoperto che su brevi distanze, l'energia del laser è arrivata sotto forma di calore, che si dissolve rapidamente. Ma quando il laser è stato parcheggiato a centinaia di micron di distanza dal cantilever, l'energia è arrivata sotto forma di onde acustiche che hanno viaggiato attraverso il dispositivo, dissipato più lentamente, e ha permesso loro di allungare il loro dispositivo.