Un gruppo di ricerca ha progettato un "sensore spettroscopico dell'oro nanogap a banda larga" utilizzando un materiale flessibile in grado di piegarsi per creare un divario controllato. Con la tecnologia sviluppata, è possibile testare rapidamente vari tipi di materiali, compresi i virus delle malattie infettive, utilizzando un solo sensore nanospettroscopico per trovare impronte molecolari. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Nano Letters .
L’emergere di epidemie pandemiche come COVID-19 ha sottolineato la necessità di metodi analitici rapidi e precisi per prepararsi a potenziali future epidemie virali. La spettroscopia Raman, utilizzando nanostrutture d'oro, offre informazioni sulla struttura interna e sulle proprietà chimiche dei materiali analizzando le vibrazioni distinte delle molecole note come "impronte digitali molecolari", utilizzando la luce con notevole sensibilità. Potrebbe quindi svolgere un ruolo cruciale nel determinare la positività di un virus.
Tuttavia, i sensori convenzionali di spettroscopia Raman ad alta sensibilità rilevano solo un tipo di virus con un singolo dispositivo, ponendo quindi limitazioni in termini di produttività, velocità di rilevamento e costi quando si considerano le applicazioni cliniche.
Il gruppo di ricerca, composto dal professor Kyoung-Duck Park e da Taeyoung Moon e Huitae Joo, Ph.D. I candidati, del Dipartimento di Fisica dell'Università della Scienza e della Tecnologia di Pohang (POSTECH), hanno fabbricato con successo una struttura unidimensionale su scala millimetrica, caratterizzata da nanogap d'oro che ospitano solo una singola molecola con una perfetta aderenza. Questo progresso consente il rilevamento spettroscopico Raman su vasta area e ad alta sensibilità. Inoltre, hanno integrato in modo efficace materiali flessibili sul substrato del sensore spettroscopico nanogap in oro.
Il team ha inoltre sviluppato una tecnologia sorgente per un sensore nanospettrale attivo a banda larga, che consente il rilevamento su misura di sostanze specifiche utilizzando un unico dispositivo, ampliando il nanogap fino alle dimensioni di un virus e regolando liberamente la sua larghezza per adattarsi alle dimensioni e al tipo di materiali. , compresi i virus.
Inoltre, hanno migliorato la sensibilità e la controllabilità del sensore combinando la tecnologia dell’ottica adattiva utilizzata in campi come l’ottica spaziale, come il telescopio James Webb. Inoltre, hanno stabilito un modello concettuale per estendere la struttura unidimensionale fabbricata in un sensore spettroscopico bidimensionale, confermando teoricamente la capacità di amplificare i segnali spettroscopici Raman fino a diversi miliardi di volte. In altre parole, diventa possibile confermare la positività del virus in tempo reale in pochi secondi, un processo che prima richiedeva giorni per la verifica.
Si prevede che i risultati del gruppo di ricerca, attualmente in attesa di approvazione del brevetto, saranno utilizzati per la risposta rapida attraverso test in tempo reale ad alta sensibilità in caso di malattie infettive impreviste come COVID-19, per prevenire la diffusione indiscriminata.
Taeyoung Moon, autore principale dell'articolo, ha affermato:"Questo non solo fa avanzare la ricerca scientifica di base nell'identificazione delle proprietà uniche dei materiali, dalle molecole ai virus, ma facilita anche le applicazioni pratiche, consentendo il rilevamento rapido di un ampio spettro di virus emergenti utilizzando un unico strumento su misura". sensore."
Ulteriori informazioni: Taeyoung Moon et al, Spettroscopia Raman adattiva con gap regolabile in superficie, Nano lettere (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.4c00289
Informazioni sul giornale: Nanolettere
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia di Pohang
