Specialisti della National Research Nuclear University MEPhI e collaboratori istituzionali hanno proposto un concetto di trasduttori sensoriali ipersensibili (nano trasduttori di Fourier) che potrebbe rivoluzionare drasticamente il controllo ultrasensibile in biomedicina e in tutta una serie di altre sfere. I risultati sono pubblicati in Materiali funzionali avanzati .

I nanotrasduttori di Fourier sono architetture monostrato di nanoparticelle d'oro disposte sulla superficie come strutture nanoperiodiche in modo tale che la loro illuminazione porti a un disturbo plasmonico (risonanze collettive di radicali liberi legate elettromagneticamente) nel sistema metallico.

Questi trasduttori sono in grado di concentrare il campo elettrico di un'onda luminosa in uno strato super sottile, ottenendo così informazioni sulle sue proprietà ottiche sotto forma di correlazioni appositamente codificate, o rapporti tra le fasi delle onde luminose, prima di trasmetterlo ulteriormente in raggi di luce riflessa o diffratta.

Dott. Andrei Kabashin, direttore scientifico dell'Istituto di Ingegneria Fisica per la Biomedicina presso la MEPhI National Research Nuclear University, disse, "Una tale concentrazione del campo di onde luminose, codifica, e la transizione delle informazioni di fase aiuta ad arrivare alla sensibilità senza precedenti di un intero sistema ai cambiamenti nelle proprietà ottiche degli strati supersottili, compresi strati atomici di materiali 2-D e strati molecolari di biomateriali sulla superficie dei biosensori".

Secondo Kabashin, l'ipersensibilità dei nano-trasduttori proposti è vista nell'effetto ferroelettrico registrato dallo strato atomico di diseleniuro di molibdeno (MoS₂, alternativa al grafene). Gli scienziati dicono che un effetto così minuto registrato dallo strato atomico è senza precedenti, e inaugura una nuova era per la ricerca sui materiali 2-D.

Un altro esempio di tale ipersensibilità è una nuova metodologia per rilevare l'antibiotico cloramfenicolo, ampiamente utilizzato nell'industria farmaceutica e alimentare. È fondamentale mantenere il pieno controllo sulla sua concentrazione negli alimenti, in quanto porta a malattie oncologiche e disfunzioni cardio in eccesso.

La ricerca ha dimostrato che i nanotrasformatori di Fourier aumentano di mille volte le possibilità di rilevare l'antibiotico rispetto ad altri approcci. Si prevede che si dimostreranno efficaci in una serie di sfere, ad esempio, diagnosi precoci di malattie pericolose, così come il controllo antidoping ultrasensibile, monitoraggio della qualità degli alimenti e delle condizioni ambientali.

In uno studio parallelo, il gruppo di ricerca, insieme a scienziati russi dell'Istituto di fisica Lebedev dell'Accademia delle scienze russa, ha inventato un modo unico di utilizzare le nanoparticelle di silicio per la diagnostica del cancro. Come ha spiegato il dottor Kabashin, gli scienziati potrebbero presto scoprire che sarà possibile "riconsiderare il problema del bio-imaging per uno dei nanomateriali più promettenti".