(Phys.org)—Gli scienziati dell'Imperial College di Londra hanno sviluppato un sistema per rilevare rapidamente tracce di sostanze chimiche come inquinanti, esplosivi o droghe illegali.

Il nuovo sistema può individuare una singola molecola bersaglio da 10.000 trilioni di molecole d'acqua in pochi millisecondi, intrappolandolo su un singolo strato autoassemblante di nanoparticelle d'oro.

Il team di scienziati, tutti dal Dipartimento di Chimica dell'Imperial, diciamo che questa tecnologia apre la strada allo sviluppo di dispositivi compatti, riutilizzabile e facile da montare, e potrebbe avere una vasta gamma di usi tra cui il rilevamento di droghe illegali, esplosivi, inquinanti nei fiumi o gas nervini rilasciati nell'aria. I risultati della ricerca sono pubblicati questa settimana in Materiali della natura .

In un potenziale uso, un tale dispositivo potrebbe rilevare minuscole tracce di esplosivi o altre sostanze illegali lasciate dai criminali sulle superfici che toccano. I progressi compiuti da questa squadra aiuterebbero le forze dell'ordine a identificare e affrontare tali attività che coinvolgono sostanze illegali.

Coautore della ricerca, Michele Cecchini, ha dichiarato:"Il nostro sistema potrebbe risolvere un problema chiave di test chimici affidabili e portatili per l'uso nel mondo esterno. È molto sensibile e potrebbe essere utilizzato per cercare quantità molto piccole di una specifica molecola anche in ambienti congestionati, aree pubbliche."

Le molecole bersaglio sono identificate da un effetto chiamato Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) della luce. Questa tecnica, che esiste dalla fine degli anni '70, funziona perché ogni molecola disperde la luce in un modo unico. Ricerche precedenti hanno dimostrato che il segnale può essere amplificato catturando molecole in modo particolare su uno strato di nanoparticelle metalliche. Però, questi fogli sono complessi da produrre.

Gli scienziati hanno superato questo problema occupandosi delle interfacce di due liquidi che non si mescolano, come acqua e olio, o interfaccia acqua e aria. Manipolando la carica elettrica delle nanoparticelle d'oro e la composizione della soluzione, sono stati in grado di creare una situazione in cui le particelle si allineano all'interfaccia tra i due liquidi non miscelabili, o tra un liquido e l'aria.

"Il trucco per raggiungere la sensibilità di questo sistema alle molecole bersaglio è stato trovare le condizioni in cui le nanoparticelle si sarebbero depositate all'interfaccia a distanze ravvicinate l'una dall'altra senza fondersi insieme", ha commentato un altro co-autore Jack Paget.

Se le nanoparticelle sono disturbate, si ridispongono spontaneamente nel modo corretto rendono il dispositivo più robusto di quelle fatte particelle rigidamente disposte. Coautore della ricerca, Vladimir Turek, ha dichiarato:"Il sistema mostra una reale promessa per i rilevatori per l'uso in applicazioni ambientali e di difesa all'aperto difficili, poiché i liquidi e le nanoparticelle possono essere facilmente sostituiti per rigenerare il dispositivo".