Ultrakänsliga enheter utvecklas för att upptäcka biologiska och kemiska föreningar.

Ytplasmonresonans (SPR)-enheter är riktmärket inom optisk avkänning. De används för att upptäcka biomarkörer för sjukdomar, upptäcka droger, analysera kemikalier, säkerställa livsmedelskvalitet och säkerhet, och upptäcka föroreningar i vår miljö. SPR-enheter kan upptäcka molekyler inom några hundra nanometer från deras metallytor. När en målmolekyl binder till avkänningsmolekyler placerade på enhetens yta, detta förändrar ljusets väg som färdas genom mediet, ändra dess 'brytningsindex'. Denna förändring används för att indikera molekylens närvaro.

Forskare arbetar med att förbättra känsligheten, kompakthet och kostnad för SPR-enheter genom att modifiera materialen som används för att tillverka dem.

Brian Corbett och Muhammad Khan från University College Cork i Irland granskade den senaste forskningen inom området "Bloch ytvågsanordningar", publicerar sina resultat i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material .

Blochs ytvågor (BSW) är ljusvågor som färdas på ytan av isolerande - eller "dielektriska" - material, såsom glas. Forskare testar användningen av dielektriska material, istället för de metaller som vanligtvis används för ytorna på SPR-enheter, att utveckla BSW-enheter. Genom att göra så, de upptäcker ännu mindre förändringar i materialets brytningsindex.

"Bloch ytvågor kan användas för en mängd olika avkänningsapplikationer, " säger Corbett. "De kan också potentiellt användas som en plattform för kompakta integrerade optiska kretsar, " tillägger han. Corbett förväntar sig att BSW-enheter kommer att bli kommersiellt tillgängliga under de kommande åren.

Corbett och Khan designade en enkel BSW-sensor, använder kisel som ytmaterial, som de tror har praktiska fördelar på grund av den lätthet med vilken den levererar och upptäcker ljusvågor.

"Forskningen visar att ytvågor lätt kan genereras och de ger ett känsligt mått för att upptäcka bindningen av ett material vid en yta, " säger Corbett. "Dessa sensorer kan ge realtidsavkänning och kan vara ett sätt att screena för närvaron av biomarkörer för olika sjukdomar, såsom cancer och Alzheimers sjukdom, på läkarmottagningen."

BSW-sensorer behöver fortfarande testas för deras hållbarhet i verkliga miljöer, säger Corbett. Teamets mål är att utveckla en avkänningsplattform på chip med hög känslighet som i slutändan kan användas i bänk- eller till och med smartphone-baserade enheter, han säger, med potentiell tillämpning i vattenkvalitetsövervakning.