Des chercheurs des universités de Bristol et Bedfordshire, en collaboration avec la multinationale ABB, ont conçu et testé une série de réseaux de nanoantennes plasmoniques qui pourraient conduire au développement d'une nouvelle génération de capteurs de fluorescence ultrasensibles et peu coûteux qui pourraient être utilisés pour surveiller la qualité de l'eau.

Les tableaux, conçu et testé par le Dr Neciah Dorh lors de son doctorat à l'Université de Bristol, sont fabriqués à partir de nanotiges d'aluminium fabriquées par lithographie par faisceau d'électrons par le partenaire commercial Kelvin Nanotechnologies. Les nanotiges, 50nm de large et 158nm de long, sont conçus pour améliorer par résonance l'émission de fluorescence d'une gamme de contaminants dans l'eau tels que le diesel ou le tryptophane.

L'oeuvre, Publié dans Optique appliquée , montre une multiplication par six de l'émission de fluorescence mesurée d'un colorant. La recherche montre également qu'en concevant correctement l'espacement des éléments du tableau, une émission fluorescente fortement directionnelle peut être obtenue, ce qui permettrait de concevoir des capteurs multi-longueurs d'onde hautement intégrés.

Le travail a été réalisé dans le groupe de recherche du professeur Martin Cryan, qui fait partie du groupe de recherche en photonique du département de génie électrique et électronique.

Le projet était une collaboration avec le Dr Andrei Sarua de l'École de physique de Bristol et le Dr Tahmina Ajmal de l'Université de Bedfordshire, qui avait auparavant travaillé sur le projet Aquatest à Bristol.

Ensemble, ils ont développé un prototype à faible coût, Système de capteur à LED, qu'ils prévoient de développer davantage en un système portable déployable sur le terrain pour effectuer la surveillance de la qualité de l'eau.

Martin Cryan, Professeur d'électromagnétisme appliqué et de photonique au Département de génie électrique et électronique de l'Université de Bristol et co-auteur de l'article, a déclaré : « Les réseaux de nanoantennes, qui peuvent être fabriqués par des techniques de production à moindre coût telles que la lithographie par nanoimpression, peut apporter une amélioration significative de la sensibilité afin que des mesures de qualité en laboratoire puissent être effectuées sur le terrain. Cela permettrait le déploiement de réseaux de capteurs sans fil à distance pour l'alerte précoce de la pollution ou la surveillance continue de la qualité de l'eau dans les environnements sensibles. »

Docteur Dorh, maintenant membre du programme QTEC de Bristol, a co-fondé une start-up, FluoretiQ, développer des capteurs de fluorescence améliorés quantiques qui aideront à identifier les bactéries en quelques minutes plutôt qu'en quelques jours.

Le groupe du professeur Cryan développe des systèmes qui pourraient combiner la puissance des nanoantennes avec des capteurs quantiques améliorés pour produire encore d'autres améliorations de sensibilité.