La rilevazione di piccole quantità di molecole è importante per una miriade di applicazioni, che vanno dal rilevamento del gas alla diagnostica biomedica. La maggior parte di queste applicazioni richiede che i sensori siano economici e usa e getta, ma abbastanza sensibile da rilevare molecole fino al livello di singola molecola. Ping Bai e colleghi dell'A*STAR Institute of High Performance Computing e dell'Institute of Materials Research and Engineering hanno ora studiato le proprietà dei film metallici sottili con fori che sono particolarmente promettenti per il rilevamento molecolare.

È noto che i film sottili metallici con fori di dimensioni nanometriche trasmettono la luce di particolari lunghezze d'onda in modo molto efficiente. L'efficienza deriva dai polaritoni plasmonici di superficie (SPP) - i movimenti collettivi degli elettroni sulla superficie metallica - che sono in grado di focalizzare la luce in piccoli punti molto più piccoli della lunghezza d'onda della luce utilizzata (vedi immagine).

Questi SPP possono essere utilizzati per rilevare le molecole attraverso la fluorescenza delle molecole traccianti ad esse collegate. Questa fluorescenza è inoltre fortemente potenziata dall'SPP e può essere facilmente rilevata al microscopio anche per piccole quantità di molecole. "L'intera configurazione è ultracompatta per supportare un sistema di rilevamento point-of-care, ” spiega Bai.

Bai ei suoi colleghi hanno studiato due modalità di rilevamento. Nella prima disposizione, la luce è diretta su un film con nanofori ad angolo obliquo dallo stesso lato del campione. Nella seconda disposizione, la pellicola è illuminata dal retro in modo che la luce passi per prima attraverso i fori. I ricercatori hanno scoperto che ogni schema ha i suoi vantaggi.

Nello schema di "riflessione", l'effetto SPP è più forte in quanto la luce è diretta direttamente sul campione e non deve attraversare il film metallico. Però, è necessario un film più spesso in modo che la luce non passi attraverso. Nello schema di "trasmissione", l'intensità della luce emessa dalle molecole è più debole, ma il vantaggio è che filtri e altri sensori possono eventualmente essere inclusi con la pellicola metallica, e lo spessore del film può essere molto più sottile.

“Non vi è quindi alcun chiaro vantaggio per entrambe le modalità di rilevamento di tali film, "dice Bai. “Una cosa che risulta chiara dallo studio, però, sono i chiari vantaggi dell'utilizzo di pellicole metalliche con nanofori come piattaforma di rilevamento molecolare, "dice Bai.

“Questa è solo un'istantanea di tutto il nostro progetto. In definitiva, la nostra tecnologia di rilevamento sarà utilizzata negli ospedali e nei centri di test, Per esempio, nello screening del cancro alla prostata, o anche usato a casa proprio come i kit per il test del glucosio, “aggiunge Bai.