Nanosenzor otkriva eksplozive i stanice raka

Detekcija opasnih substanci, bolesti i biokemijskih spojeva na udaljenim planetima, predstavlja veliki izazov u istraživanjima vezanim uz medicinu, forenziku, astrobiologiju i mnoge druge znanosti. Najnoviji senzor koji je razvio tim Stephena Y. Choua sa sveučilišta Princeton, za potrebe američke vojna istraživačke agencije DARPA, u stanju je prepoznati različite supstance temeljem uzorka veličine jedne molekule. Senzor koristi chip sastavljen od sitnih metalnih kolona koje pojačavaju svjetlosne signale koji se odbijaju od objekta, a isti je prema tvrdnji znanstvenika Sveučilišta Princeton čak milijardu puta jači od svih dosadašnjih.

Znanstvenicima su trebala desetljeća istraživanja kako bi pronašli te frekvencije svjetla, jer ih je vrlo terško uočiti standardnim laboratorijskim metodama.
novi chip koristi mrežu metalnih kolona koje posjeduju male šupljine u svom podnožju i na vrhu, te brojne nanotočke sa strane.

Profesor Stephen Y. Chou, Princeton

Molekula koju želite ispitivati postavi se na chip, te se osvijetli zrakom čistog jednobojnog svjetla. Šupljine "zarobljavaju" svjetlo koje više puta prelazi preko nanotočaka, što generira takozvani višekratni Ramanov signal, što je puno snažnije od dosadašnjih Ramanovih senzora i spektrografa.

Prema riječima vođe projekta, Stephena Y. Choua, profesora elektroinžinjeringa na Princetonu, uređaj pod nazivom D2PA (disk-coupled dots-on-pillar antenna-array), vrlo je jeftin za proizvodnju i mogao bi naći revolucionarnu široku primjenu u brojnim znanostima i tehnologijama.

Možda niste znali

RAMANOVA SPEKTROSKOPIJA

Ramanova spektroskopija koristi neelastično raspršenje svjetla, takozvano Ramanovo raspršenje za prikupljanje spektroskopskih podataka. Elektromagnetsko zračenje, raspršeno na molekuli, sadrži dvije komponente koje dolaze od vibracija ili rotacija molekula. Ramanovi spektrofotometri koriste izvor monokromatskog zračenja koje je usmjereno na uzorak. Zračenje, raspršeno pod nekim kutem (obično pod 90º) vodi se na monokromator, iz kojeg se propušta samo jedna valna duljina. Skeniranjem u području valnih duljina oko valne duljine izvora zračenja, dobiva se spektar. Spektar se sastoji od jedne linije velikog intenziteta, koja odgovara valnoj duljini upadnog zračenja (rayleighovo raspršenje), te skupa vrpci i/ili linija pri većim valnim duljinama (antistokesovo raspršenje) i skupine vrpci i/ili linija pri manjim valnim duljinama (Stokesovo raspršenje) puno manjeg intenziteta. Te skupine linija odgovaraju vibracijskom i/ili rotacijskom spektru molekule. Energija spektroskopskog prijelaza se određuje razlikom energija iz Stokesove ili antistokesove vrpce i valne duljine upadnog, monokromatskog zračenja. Kako su Stokesove i antistokesove vrpce puno manjeg intenziteta od Rayleighovog raspršenog zračenja, potrebno je primijeniti izvor zračenja velikog intenziteta.

Sir Chandrasekhara Venkata Raman (1880.-1970.)

Stokesovo i antistokesovo raspršenje ovise o promjeni polarizabilnosti molekula u vremenu, pa ramanov spektar pokazuju samo one vibracije i rotacije molekula koje mijenjaju polarizabilnost molekule. Zato u Ramanovom i infra crvenom spektru, iste vrpce obično imaju različite intenzitete, a ponekad su u jednom od tih spektara potpuno nevidljive. Zato se infracrvena i Ramanova spektroskopija smatraju komplementarnima. Ramanova spektroskopija ima veliku prednost nad infracrvenom spektroskopijom jer se ramanovi spektri mogu snimati u vodenim otopinama. Ova tehnologija je ime dobila po indijskom znanstveniku Sir Chandrasekhara Venkata Ramanu, koji je 1930. godine dobio Nobelovu nagradu za fiziku otkrivši kako u slučaju da svjetlo prolazi kroz prozirni materijal, jedan njegov dio stvara promjene u valnim dužinama, što se danas naziva Ramanovim raspršenjem.

VIDEO - RAMANOVA SPEKTROSKOPIJA U FORENZICI

Iz ovog filma možete vidjeti primjenu ramanove spektroskopije u forenzici. Možete li zamisliti koliko je tek D2PA moćan, ako je spektrometar koji se koristi u filmu milijardu puta slabiji.