Undermaterial grafen kan hjälpa till att upptäcka förekomsten av droger eller toxiner i kroppen eller dramatiskt förbättra flygplatsens säkerhet, Forskare från University of Manchester har funnit.

Skriver in Naturmaterial , forskarna, arbeta med kollegor från Aix-Marseille University, har skapat en enhet som potentiellt kan se en molekyl genom ett enkelt optiskt system och kan analysera dess komponenter inom några minuter. Detta använder plasmonik - studiet av vibrationer av elektroner i olika material.

Genombrottet kan möjliggöra snabba och mer exakta drogtester för professionella idrottare eftersom det kan upptäcka förekomsten av jämna spårmängder av ett ämne.

Det kan också användas på flygplatser eller andra platser med hög säkerhet för att förhindra att potentiella terrorister döljer sprängämnen eller människohandlare från att smuggla droger. En annan möjlig användning kan vara att upptäcka virus som människor kan drabbas av.

Grafen, isolerade för första gången vid University of Manchester 2004, har potential att revolutionera olika applikationer från smartphones och ultrasnabbt bredband till läkemedelsleverans och datorchips.

Det har potential att ersätta befintligt material, som kisel, men forskare från University of Manchester tror att det verkligen kan hitta sin plats med nya enheter och material som ännu inte uppfunnits.

Forskarna, ledd av Dr Sasha Grigorenko, föreslog en ny typ av sensorer:konstgjorda material med topologiskt mörker. Enheterna visar extremt hög respons på en fastsättning av bara en relativt liten molekyl. Denna höga känslighet är beroende av topologiska egenskaper hos ljusfasen.

För att testa deras enheter, forskning täckte dem med grafen. De införde sedan väte på grafen, vilket gjorde det möjligt för dem att kalibrera sina enheter med mycket bättre känslighet än med något annat material.

Testning av toxiner eller droger kan göras med ett enkelt blodprov, med mycket exakta resultat på några minuter. Forskarna fann att deras enheters känslighet är tre storleksordningar bättre än den för befintliga modeller.

Akademikerna, från Skolan för fysik och astronomi, hoppas forskningen kommer att visa de praktiska tillämpningarna från ett framväxande forskningsområde - enastående optik.

Dr Grigorenko sa:"Hela idén med den här enheten är att se enstaka molekyler, och verkligen se dem, under ett enkelt optiskt system, säg ett mikroskop.

"Den enastående optiken som använder ljusets ovanliga fasegenskaper är ett stort och framväxande forskningsområde, och vi har visat hur det kan ha praktiska tillämpningar som kan vara till stor nytta.

"Grafen var ett av de bästa materialen vi kunde ha använt för att mäta känsligheten hos dessa molekyler. Det är så lätt att sätta vätet på det på ett kontrollerat sätt.

"Vi börjar bara skrapa ytan av vad denna forskning kan berätta för oss, men det kan ha djupgående konsekvenser för läkemedelsdetektering, säkerhet och virus. "