13.01.2021 - University at Buffalo

Los investigadores informan que el chip de detección química de aproximación al límite cuántico

El estudio muestra mejoras en el chip de detección química que tiene como objetivo la identificación rápida y precisa de drogas y otros productos químicos de rastro

Investigadores de la Universidad de Buffalo informan sobre un avance de un chip sensor químico que podría conducir a dispositivos de mano que detecten rastros de sustancias químicas -desde drogas ilícitas hasta contaminación- tan rápido como un alcoholímetro identifica el alcohol.

El chip, que también podría tener usos en la supervisión de la seguridad de los alimentos, la lucha contra la falsificación y otros campos en los que se analizan las trazas de productos químicos, se describe en un estudio que aparece en la portada de la edición del 17 de diciembre de la revista Advanced Optical Materials.

"Hay una gran necesidad de sensores químicos portátiles y rentables en muchas áreas, especialmente en el abuso de drogas", dice el autor principal del estudio Qiaoqiang Gan, PhD, profesor de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB.

El trabajo se basa en una investigación previa que Gan dirigió en su laboratorio y que consistió en la creación de un chip que atrapa la luz en los bordes de las nanopartículas de oro y plata.

Cuando las moléculas biológicas o químicas aterrizan en la superficie del chip, parte de la luz capturada interactúa con las moléculas y se "dispersa" en la luz de nuevas energías. Este efecto se produce en patrones reconocibles que actúan como huellas dactilares de las moléculas químicas o biológicas, revelando información sobre qué compuestos están presentes.

Dado que todos los productos químicos tienen firmas únicas de dispersión de luz, la tecnología podría eventualmente integrarse en un dispositivo de mano para detectar drogas en la sangre, el aliento, la orina y otras muestras biológicas. También podría incorporarse a otros dispositivos para identificar sustancias químicas en el aire o en el agua, así como en otras superficies.

El método de detección se llama espectroscopia Raman mejorada de superficie (SERS).

Aunque es efectivo, el chip que el grupo Gan creó previamente no era uniforme en su diseño. Debido a que el oro y la plata estaban espaciados de forma desigual, podía hacer que las moléculas dispersas fueran difíciles de identificar, especialmente si aparecían en diferentes lugares del chip.

Gan y un equipo de investigadores - con miembros de su laboratorio en la UB, e investigadores de la Universidad de Shanghai para la Ciencia y la Tecnología en China, y la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología en Arabia Saudita - han estado trabajando para remediar esta deficiencia.

El equipo utilizó cuatro moléculas (BZT, 4-MBA, BPT y TPT), cada una de ellas de diferente longitud, en el proceso de fabricación para controlar el tamaño de los huecos entre las nanopartículas de oro y plata. El proceso de fabricación actualizado se basa en dos técnicas, la deposición de capas atómicas y las monocapas autoensambladas, a diferencia del método más común y costoso para los chips SERS, la litografía por haz de electrones.

El resultado es un chip SERS con una uniformidad sin precedentes que es relativamente barato de producir. Más importante aún, se acerca a las capacidades de detección de límite cuántico, dice Gan, lo cual fue un desafío para los chips SERS convencionales

"Creemos que el chip tendrá muchos usos además de los dispositivos portátiles de detección de drogas", dice el primer autor de este trabajo, Nan Zhang, PhD, investigador postdoctoral en el laboratorio de Gan. "Por ejemplo, podría utilizarse para evaluar la contaminación del aire y el agua o la seguridad de los alimentos. Podría ser útil en los sectores de seguridad y defensa, y tiene un enorme potencial en el cuidado de la salud".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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