Sensori biologici, o biosensori, sono come canarini tecnologici nella miniera di carbone. Convertendo una risposta biologica in un segnale ottico o elettrico, possono avvisarci dei pericoli nei nostri ambienti esterni ed interni. Possono rilevare sostanze chimiche tossiche e particelle nell'aria ed enzimi, molecole, e anticorpi nel corpo che potrebbero indicare il diabete, cancro, e altre malattie.
Un biosensore ottico funziona assorbendo una specifica larghezza di banda di luce e spostando lo spettro quando rileva piccoli cambiamenti nell'ambiente. Più stretta è la banda di luce assorbita, più sensibile è il biosensore.
"Attualmente, gli assorbitori plasmonici utilizzati nei biosensori hanno una larghezza di banda di risonanza di 50 nanometri, " ha detto Koray Aydin, assistente professore di ingegneria elettrica e informatica presso la McCormick School of Engineering and Applied Science della Northwestern University. "È molto difficile progettare assorbitori con larghezze di banda più strette".
Aydin e il suo team hanno creato una nuova nanostruttura che assorbe uno spettro di luce molto ristretto, con una larghezza di banda di soli 12 nanometri. Questo assorbitore a banda ultra stretta può essere utilizzato per una varietà di applicazioni, compresi i migliori biosensori.
"Riteniamo che il nostro esclusivo design dell'assorbitore a banda stretta migliorerà la sensibilità dei biosensori, " Ha detto Aydin. "È stata una sfida rilevare particelle molto piccole o concentrazioni molto basse di una sostanza".
Questa ricerca è stata descritta nell'articolo "Assorbitori a banda ultranarrow basati su risonanze reticolari superficiali in superfici metalliche nanostrutturate, " pubblicato nel numero del 29 luglio di ACS Nano .
I design tipici degli assorbitori utilizzano due fogli di metallo con un materiale isolante non metallico in mezzo. Utilizzando tecniche di nanofabbricazione in laboratorio, Il team di Aydin ha scoperto che la rimozione dello strato isolante, lasciando solo nanostrutture metalliche, ha fatto sì che la struttura assorbisse una banda di luce molto più stretta. Anche l'assorbimento della luce è elevato, superiore al 90% a frequenze visibili.
Aydin ha affermato che questo design può essere utilizzato anche in applicazioni per la terapia fototermica, termo-fotovoltaico, registrazione magnetica assistita dal calore, emissione termica, e generazione di vapore solare.
"La bellezza del nostro design è che abbiamo trovato un modo per progettare il materiale utilizzando un substrato diverso, " ha detto Aidin.
