Ученые разработали метод, который позволит в миллионы раз увеличить чувствительность детекции различных веществ с помощью микрочипов. Работа опубликована в журнале Nanotechnology, кратко суть метода описывается на сайте Принстонского университета.
Поверхность, разработанная учеными, состоит из кремниевой подложки, на которой равномерно расположены микроскопические стеклянные столбики диаметром около 60 нанометров. Сверху на этих столбиках прикреплены золотые диски, из-за чего столбики несколько напоминают микроскопические грибы. Поверхность стекла между ними также покрыта золотом. На боковых поверхностях столбиков закреплены золотые наночастицы диаметром от 10 до 15 нанометров. Поверхность получила название D2PA (disk-coupled dots-on-pillar antenna-array).
Благодаря необычной структуре с поверхности на много порядков усиливается комбинационное рассеяние света. При облучении свет несколько раз отражается между металлическими диском и подложкой, проходя через несколько наночастиц золота, которые выступают в роли квантовых точек.
Ранее эта же группа опубликовала необычные физические свойства данной поверхности, а на этот раз показала, что они могут быть применены для создания микрочипов - сенсоров различных веществ.
Химический анализ с помощью таких устройств происходит следующим образом. К образцу добавляются антитела, специфично связывающиеся с интересующим веществом из раствора. Затем к раствору добавляются антитела-адапторы, связывающиеся с первыми антителами, и несущие маркер - например, флюоресцентный белок. После этого в детекторе определяют флюоресценцию, интенсивность которой говорит о концентрации антител и, следовательно, изучаемого вещества. Поскольку поверхность D2PA может во много раз усиливать детектируемую флюоресценцию, это принципиально увеличивает минимальную чувствительность микрочипов.
Ученые надеются, что микрочипы, разработанные на основе поверхности D2PA помогут детектировать токсины, онкомаркеры или частицы взрывчатых веществ. Работа авторов финансировалась наряду с Национальным научным фондом США агентством DARPA. Оно поддерживает передовые исследования, которым могут найти применение в армии.