Forskare från ITMO -universitetet utvecklade en ny optisk metod för att mäta reagensleveranshastigheter för "labs on a chip". Metoden bygger på en dynamisk interaktion mellan en nanoantenna och luminescerande molekyler eftersom avståndet mellan dem påverkar ljusintensiteten. Matematiskt bearbetat, dessa ljusdynamik bestämmer flödeshastigheten. Denna metod kan också användas för att mäta temperatur och identifiera flödestyper. Forskningen publicerades i Laser &fotonik recensioner .
"Lab on a chip" är en liten enhet som utför kemiska reaktioner, analys eller syntes på ett chip som bara mäter flera kvadratcentimeter. Det kan användas för att uppskatta koncentrationer av ämnen, utföra diagnostik, eller utföra komplexa biokemiska processer. Reagenser levereras via mikrotubuli med mikrodiameter. Leveranshastigheten påverkar reaktionsförloppet, så forskare utvecklar speciella sensorer för att övervaka denna variabel.
ITMO-universitetets forskare utvecklade en ny optisk metod för att mäta hastigheten på flytande mikroflöden. Den är baserad på Purcell -effekten, som visas när luminescerande molekyler interagerar med ett nanoantenna koncentrerat elektromagnetiskt fält. Effekten beskriver effekten avståndet till nanoantenna har på luminescensen av upphetsade molekyler. Att övervaka hur en lösning som innehåller självlysande molekyler ändrar sin strålning när den rör sig förbi nanoantenna hjälper till att bestämma dess hastighet.
"Lysande molekyler avger ljus när de exciteras av en laserpuls. Men varaktigheten av detta utsläpp kan variera beroende på hur långt de är från nanoantenna. Vi kör en självlysande molekyllösning förbi nanoantenna, bestråla regionen nära nanoantenna med en kort laserpuls, och spela in hur signalen bleknar. Efter särskild behandling, analysen av hur signalen bleknar i tid gör att vi kan förstå hur snabbt lösningen rörde sig, "förklarar Alexey Kadochkin, forskningsassistent vid ITMO University's International Laboratory of Nano-opto-mechanics.
Efterbehandling av den mottagna blekningssignalen hjälper forskare att välja komponenter med olika blekningshastigheter. Den mest intensiva komponenten motsvarar strålning som lösningen avger när den ligger längst från nanoantenna. På samma gång, blekningshastighetsspektrumet innehåller komponenter som motsvarar utsläpp av molekyler som interagerar med nanoantenna. Att fastställa positionen för dessa komponenter hjälper till att mäta flödeshastigheten.
"Detta arbete finns fortfarande inom det teoretiska området, så vi är verkligen stolta över det faktum att det gjorde framsidan. Inom en snar framtid planerar vi att förlänga metoden för mätning av temperaturer genom att registrera den bruna rörelsen, lära sig att skilja mellan olika flödetyper, och göra experiment. Som ett resultat, vi vill designa en avgörande modell för "lab on a chip" -sensorer, "säger Alexander Shalin, chef för ITMO University International Laboratory of Nano-opto-mechanics.
