Forskare söker spår av droger, bombframställningskomponenter och andra kemikalier lyser ofta på det material de analyserar.

Detta tillvägagångssätt är känt som spektroskopi, och det handlar om att studera hur ljus interagerar med spårmängder materia.

En av de mer effektiva typerna av spektroskopi är infraröd absorptionsspektroskopi, som forskare använder för att släcka ut prestationshöjande läkemedel i blodprov och små partiklar av sprängämnen i luften.

Medan infraröd absorptionsspektroskopi har förbättrats kraftigt under de senaste 100 åren, forskare arbetar fortfarande med att göra tekniken mer känslig, billig och mångsidig. En ny ljussensor, utvecklat av ett universitet vid Buffalo-ledda team av ingenjörer och beskrivs i en Avancerade optiska material studie, gör framsteg inom alla tre områden.

"Den här nya optiska enheten har potential att förbättra våra förmågor att upptäcka alla slags biologiska och kemiska prover, "säger Qiaoqiang Gan, Doktorsexamen, docent i elektroteknik vid School of Engineering and Applied Sciences vid UB, och studiens huvudförfattare.

Medförfattare till studien-som kommer att finnas på omslaget till september Advanced Science News-i Gans laboratorium inkluderar Dengxin Ji, Alec Cheney, Nan Zhang Haomin Song och Xie Zeng, Doktorsexamen. Ytterligare medförfattare kommer från Fudan University och Northeastern University, både i Kina, och University of Wisconsin-Madison.

Sensorn arbetar med ljus i det mellersta infraröda bandet i det elektromagnetiska spektrumet. Denna del av spektrumet används för de flesta fjärrkontroller, mörkerseende och andra applikationer.

Sensorn består av två lager metall med en isolator inklämd emellan. Med hjälp av en tillverkningsteknik som kallas atomlageravsättning, forskare skapade en enhet med luckor mindre än fem nanometer (ett människohår är ungefär 75, 000 nanometer i diameter) mellan två metallskikt. Viktigt, dessa luckor gör att sensorn kan absorbera upp till 81 procent av infrarött ljus, en betydande förbättring från de 3 procent som liknande enheter absorberar.

Processen är känd som ytförstärkt infraröd absorption (SEIRA) spektroskopi. Sensorn, som fungerar som ett substrat för de material som undersöks, ökar känsligheten hos SEIRA -enheter för att detektera molekyler vid 100 till 1, 000 gånger större upplösning än tidigare rapporterade resultat.

Ökningen gör SEIRA -spektroskopi jämförbar med en annan typ av spektroskopisk analys, ytförstärkt Rama-spektroskopi (SERS), som mäter ljusspridning i motsats till absorption.

SEIRA -framstegen kan vara användbar i alla scenarier som kräver spår av molekyler, säger Ji, den första författaren och en doktorand i Gans laboratorium. Detta inkluderar men är inte begränsat till läkemedelsdetektering i blod, bombframställningsmaterial, bedräglig konst och spårningssjukdomar.

Forskare planerar att fortsätta forskningen, och undersöka hur man kombinerar SEIRA-framstegen med banbrytande SERS.