Struktur "H" yang diinsisi bertindak seperti antena berpasangan dan dapat mendeteksi zat di permukaan sebagai elemen sensor. Foto: Universitas Stuttgart
Membaca keras-keras Dengan bahan sensor khusus pada lensa kontak Stuttgart peneliti ingin menentukan kadar gula darah pasien diabetes pada cairan air mata. Jumlah glukosa zat gula mengubah sifat optik dari apa yang disebut metamaterial yang dimasukkan ke dalam lensa kontak. Laser yang lemah bisa membaca informasi dari lensa kontak, jelas Martin Mesch dari University of Stuttgart, yang sejauh ini meneliti prinsip pengukuran dalam bentuk yang disederhanakan di laboratorium. Metamaterial ini adalah senyawa kelas baru yang tidak ditemukan di alam. Mereka terutama diproduksi oleh proses yang dipinjam dari manufaktur semikonduktor. Sebagai bahan sensor, mereka dapat digunakan untuk mengukur biomolekul seperti protein, gula dan DNA. Untuk menghasilkan metamaterial, para peneliti melapisi substrat kaca dengan lapisan emas setebal 30 nanometer (sepersejuta milimeter). Ke dalam lapisan ini mereka memotong dengan berkas ion huruf "H", garis melintang siapa? -? Namun, ia dipisahkan dari dua garis samping. Garis transversal memiliki panjang 400 nanometer. Mereka menciptakan 15.000 struktur seperti itu di sebuah bujur sangkar sepersepuluh inci panjang tepi. Tiga baris masing-masing? H? bertindak sebagai antena berpasangan. Cahaya yang terjadi pada struktur metamaterial ini dipantulkan ke derajat yang berbeda tergantung pada panjang gelombang.

Pada panjang gelombang tertentu, ada yang disebut resonansi: Di ​​sini, terutama banyak cahaya dari sinar yang masuk dipantulkan. Puncak resonansi sempit ini sekarang penting untuk fungsi sensor. Zat di permukaan mengubah sifat optik dan memindahkan titik resonansi ini dengan mudah. Dari penyimpangan ini, para peneliti dapat menyimpulkan jumlah zat yang ada.

Di laboratorium, Mesch dan rekan-rekannya pertama-tama menuangkan larutan glukosa ke chip sensor dan memverifikasi prinsip pengukuran. Pada prinsipnya, ini dapat digunakan untuk menentukan zat biologis dalam cairan air mata. Namun, sensor semacam itu belum selektif: ia mengukur superposisi semua zat dalam air mata atau cairan tubuh lainnya.

Dengan menggunakan teknik khusus, para peneliti ingin membuat sensor peka terhadap biomolekul spesifik dengan menempelkan semacam lengan pengikat untuk molekul-molekul ini ke permukaan emas. Koneksi ke emas awalnya melalui gugus hidrogen sulfida. Di dermaga ini para peneliti sebagai spacer polietilen glikol. Ini diikuti oleh molekul yang sangat suka bergaul dengan zat target yang akan diukur dan, sampai batas tertentu, mengambilnya dari cairan. Dalam percobaan mereka, misalnya, para peneliti mengambil pasangan biomolekul biotin? di lengan mencengkeram sensor? dan protein streptavidin dalam larutan. pameran

Dalam aplikasi praktis, sensor metamaterial akan bersaing dengan prinsip-prinsip sensor lainnya, seperti sensor semikonduktor atau sensor elektrokimia. "Pasti menarik untuk memiliki pilihan sensor, " kata Mesch. Maka orang dapat memilih sensor yang paling cocok untuk setiap aplikasi.

Martin Mesch (Universitas Stuttgart) dkk.: Nanoletters, DOI: 10.1021 / nl902621dKelompok Kerja Martin Mesch, Harald Giessen Martin Schäfer (didukung oleh Competence Network Optical Technologies di Baden-Württemberg, Photonics BW)

© science.de

Direkomendasikan Pilihan Editor