École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) Mühendislik Fakültesi araştırmacıları, harici bir ışık kaynağına ihtiyaç duymadan çalışan ve kuantum fiziğinden güç alan çığır açıcı bir optik biyosensör geliştirdi. Yeni sistem, biyolojik molekülleri ultra hassasiyetle tespit etmek için yalnızca elektrik voltajı gerektiriyor.
TÜNELLEME İLE IŞIK ÜRETİMİ
Geliştirilen sensör, elastik olmayan elektron tünelleme adı verilen kuantumsel bir fenomeni kullanıyor. Elektronlar, ultra ince bir yalıtkan tabakayı geçerek altın bir yüzeye ulaştıklarında enerjilerini plazmonlara aktararak ışık yayıyor. Bu ışık, sensörün aktif bölgesinde hedef moleküllerle etkileşerek tespit sürecini başlatıyor.
MİLİMETREKAREDE TESPİT
Nanometre ölçeğinde tasarlanmış altın nanoteller, hem tünellemeyi yönlendiriyor hem de yayılan ışığı yoğunlaştırarak nanoanten görevi görüyor. Bu yapı sayesinde, sensör yalnızca bir milimetrekarelik alanda yüksek parlaklıkta ve hassasiyette çalışabiliyor. Araştırmalar, cihazın pikogram düzeyindeki (trilyonda bir gram) amino asitleri ve polimerleri gerçek zamanlı olarak tespit edebildiğini gösterdi.
TAŞINABİLİR TEŞHİS İÇİN UYGUN
EPFL MikroNanoTeknoloji Merkezi'nde geliştirilen bu kuantum platformu, mevcut mikroçip üretim teknikleriyle uyumlu ve yüksek ölçeklenebilirliğe sahip. Kompakt yapısı sayesinde, masaüstü sistemlerin aksine, taşınabilir biyosensör cihazlarına entegre edilebilecek potansiyele sahip.
ÇİFT FONKSİYONLU YAPI
Sensörün tasarımında yer alan altın metayüzey, hem kuantum tünelleme için gerekli koşulları sağlıyor hem de ışığın yayılımını kontrol ediyor. Bu entegre yapı, sensörün aynı anda hem ışık üretmesini hem de bu ışıkla tespit yapmasını mümkün kılarak tamamen pasif, enerji verimli bir çözüm sunuyor.
GELECEĞİN TESPİT TEKNOLOJİSİ
Biyonanofotonik Sistemler Laboratuvarı'ndan yapılan açıklamaya göre, çalışma mevcut optik sensörlerin sınırlarını aşarak, ışığın üretimi ve tespitinin tek bir çipte birleştirildiği bir sistem sunuyor. Bu yaklaşım, hassasiyetten ödün vermeden taşınabilir ve hızlı teşhis sistemlerinin geliştirilmesine olanak sağlıyor.
