Chip de detecção química de aproximação de limite quântico

Pesquisadores da Universidade de Buffalo estão relatando um avanço de um chip sensor químico que pode levar a dispositivos portáteis que detectam vestígios de produtos químicos – tudo, desde drogas ilícitas à poluição – tão rapidamente quanto um bafômetro identifica o álcool.

O chip também pode ter uso em monitoramento de segurança alimentar, antifalsificação e outros campos onde são analisados ​​vestígios de produtos químicos.

O trabalho se baseia em pesquisas anteriores do laboratório do professor Qiaoqiang Gan, que envolveu a criação de um chip que retém a luz nas bordas de nanopartículas de ouro e prata. Quando moléculas biológicas ou químicas pousam na superfície do chip, parte da luz capturada interage com as moléculas e é “espalhada” na luz de novas energias. Esse efeito ocorre em padrões reconhecíveis que atuam como impressões digitais de moléculas químicas ou biológicas, revelando informações sobre quais compostos estão presentes.

Como todos os produtos químicos têm assinaturas únicas de dispersão de luz, a tecnologia pode eventualmente ser integrada a um dispositivo portátil para detectar drogas no sangue, respiração, urina e outras amostras biológicas. Também pode ser incorporado em outros dispositivos para identificar produtos químicos no ar ou na água, bem como em outras superfícies. O método de detecção é chamado de espectroscopia Raman aprimorada de superfície (SERS).

Embora eficaz, o chip que o grupo Gan criou anteriormente não era uniforme em seu design. Como o ouro e a prata estavam espaçados de forma desigual, isso poderia dificultar a identificação de moléculas espalhadas, especialmente se aparecessem em locais diferentes do chip. Gan e uma equipe de pesquisadores estão trabalhando para remediar essa deficiência.

A equipe usou quatro moléculas (BZT, 4-MBA, BPT e TPT), cada uma com comprimentos diferentes, no processo de fabricação para controlar o tamanho das lacunas entre as nanopartículas de ouro e prata. O processo de fabricação atualizado é baseado em duas técnicas, deposição de camada atômica e monocamadas automontadas, em oposição ao método mais comum e caro para chips SERS, litografia por feixe de elétrons.

O resultado é um chip SERS com excelente uniformidade e relativamente barato de produzir. Mais importante, ele aborda os recursos de detecção de limite quântico, diz Gan - um desafio para os chips SERS convencionais.