Scienziati della Far Eastern Federal University (FEFU) con colleghi russi, Giappone, e l'Australia hanno sviluppato un sensore multiuso basato su una pellicola d'oro appositamente progettata, la cui superficie contiene milioni di nanoantenne paraboliche prodotte dalla stampa laser a femtosecondi. Il sensore identifica le molecole a concentrazioni di tracce, rilevandoli in ambienti liquidi e gassosi. Può essere facilmente regolato per fornire diverse modalità, compresi studi biologici, compiti medici e di sicurezza. La ricerca correlata è pubblicata in Nanomateriali .

Il sensore reagisce ai più piccoli cambiamenti dell'ambiente circostante nelle immediate vicinanze della sua superficie, per esempio. gas o molecole organiche, variazioni dell'indice di rifrazione locale di un liquido, ecc. e può essere applicato per la bioanalisi, monitoraggio ambientale, analisi della qualità degli alimenti, e vari sistemi di sicurezza.

"Nonostante i significativi progressi che la scienza ha compiuto nel campo dei sensori fisico-chimici di alta precisione negli ultimi decenni, sono ancora necessarie tecnologie flessibili e poco costose per la produzione di sensori multiuso economici che combinino diverse modalità di misurazione all'interno di un singolo dispositivo. Le tecnologie litografiche esistenti per la fabbricazione di tali sensori richiedono tempo e denaro e pertanto non sono adatte alla produzione di massa. Abbiamo proposto una tecnologia di stampa laser efficiente ed economica per risolvere il problema menzionato. Usandolo possiamo facilmente produrre elementi sensori con la morfologia superficiale e le proprietà risonanti desiderate, ottimizzato per unire diverse modalità di rilevamento e per avere una resistenza meccanica sufficiente per operare in ambienti liquidi, " disse Aleksandr Kuchmizhak, ricercatore presso la FEFU STI per la Realtà Virtuale e Aumentata.

Il sistema di sensori basato su pellicola d'oro nanostrutturata è stato fabbricato mediante stampa laser a femtosecondi diretta. L'esposizione di un tale film d'oro ultrasottile a singoli impulsi di femtosecondi ha portato alla formazione di milioni di nanostrutture paraboliche cave (nanovoidi), le cosiddette nanoantenne. Una serie ordinata di queste nanostrutture ha proprietà ottiche risonanti pronunciate. Convertono efficacemente la radiazione incidente delle gamme spettrali visibili e IR in speciali onde di superficie, cosiddetti plasmoni di superficie, che forniscono al sensore la sua notevole sensibilità ai cambiamenti nell'ambiente circostante.

Scienziati della FEFU, FEB RAS e MEPHI, nonché dal Nagoya Institute of Technology (Giappone), Ai lavori hanno preso parte la Tokai University (Giappone) e la Swinburne University of Technology (Australia).

In precedenza, scienziati della FEFU e della Swinburne University of Technology hanno collaborato con colleghi indiani e giapponesi, aveva sviluppato un elemento ottico basato su una serie di nanoantenne di silicio a forma di croce. Essendo disposti in modo appropriato, queste nanoantenne hanno formato una piastra d'onda a spirale per le gamme spettrali dell'IR medio e del THz, consentendo la conversione di un normale raggio gaussiano in un singolo raggio di vortice. L'elemento ottico mirava a condurre studi di laboratorio avanzati sulla struttura delle proteine ​​nella gamma spettrale IR, oltre a studiare nuovi composti molecolari chirali.