Forskare vid Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) har utvecklat en lättanvänd, avstämbar biosensor skräddarsydd för terahertz -serien. Bilder av musorgan som tagits med den nya enheten verifierar att sensorn kan skilja mellan olika vävnader. Prestationen utökar möjligheterna för terahertz -applikationer inom biologisk analys och framtida diagnostik.

Plasmonik är mycket eftertraktad teknik för enhetsapplikationer inom säkerhet, avkänning och medicinsk vård. De innebär att man utnyttjar excitationen av fria elektroner i metaller som kallas ytplasmoner. En av de mest lovande tillämpningarna av plasmoniska material är utvecklingen av ultrakänsliga biosensorer.

Möjligheten att kombinera plasmonik med framväxande terahertz (THz) teknik för att upptäcka små, biologiska prover har hittills visat sig vara utmanande, främst för att THz ljusvågor har längre våglängder än synliga, infrarött och ultraviolett ljus.

Nu, Yukio Kawano och kollegor vid Tokyo Techs laboratorium för framtida tvärvetenskaplig forskning om vetenskap och teknik i samarbete med forskare vid Tokyo Medical and Dental University har hittat ett sätt att övervinna detta hinder genom att designa en frekvensinställbar plasmonbaserad THz-enhet.

En av nyckelfunktionerna i den nya enheten är dess spiralformade design (SBE) (se figur 1). På grund av dess smidigt varierade spår, "spårperioden ändras kontinuerligt med diametrariktningen, vilket resulterar i kontinuerligt frekvensinställbara egenskaper, "Kawano säger i sin studie publicerad i Vetenskapliga rapporter .

En annan fördel med den nya designen är att den har en så kallad Siemens-stjärna bländare, vilket möjliggör ett användarvänligt sätt att välja önskad frekvens genom att helt enkelt ändra rotationen av den spiralplasmoniska strukturen.

"Enheten ökar också intensiteten för det elektriska fältet vid subvåglängdsöppningen, vilket avsevärt förstärker överföringen, "Säger Kawano.

I preliminära experiment för att bedöma hur väl den nya enheten skulle kunna visualisera biologiska vävnader, forskarna erhöll THz -överföringsspektra för olika musorgan, som visas i figur 2. För att undersöka ytterligare, de genomförde också THz-kartläggning av mussvansar. Genom att jämföra bilder som erhållits med och utan SBE -design, studien visade att det förstnämnda ledde till en markant förbättrad förmåga att skilja mellan olika vävnader som hår, hud och ben (se figur 3).