Des chercheurs du Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) ont développé un biocapteur accordable adapté à la gamme térahertz. Les images d'organes de souris obtenues à l'aide du nouveau dispositif vérifient que le capteur est capable de distinguer les différents tissus. Cette réalisation élargit les possibilités d'applications térahertz dans l'analyse biologique et les diagnostics futurs.

Les plasmoniques sont des technologies très recherchées pour les applications de dispositifs en sécurité, détection et soins médicaux. Ils consistent à exploiter l'excitation d'électrons libres dans des métaux appelés plasmons de surface. L'une des applications les plus prometteuses des matériaux plasmoniques est le développement de biocapteurs ultra-sensibles.

La capacité de combiner la plasmonique avec les technologies émergentes térahertz (THz) pour détecter les minuscules, échantillons biologiques s'est jusqu'à présent avéré difficile, principalement parce que les ondes lumineuses THz ont des longueurs d'onde plus longues que celles visibles, lumière infrarouge et ultraviolette.

Maintenant, Yukio Kawano et ses collègues du Laboratoire pour la recherche interdisciplinaire future de la science et de la technologie de Tokyo Tech, travaillant en collaboration avec des chercheurs de l'Université médicale et dentaire de Tokyo, ont trouvé un moyen de surmonter cet obstacle en concevant un dispositif THz à base de plasmonique accordable en fréquence.

L'une des principales caractéristiques du nouveau dispositif est sa conception en œil de bœuf en spirale (SBE) (voir Figure 1). En raison de ses rainures légèrement variées, "la période de rainure change continuellement avec la direction du diamètre, résultant en des caractéristiques réglables en fréquence en continu, " dit Kawano dans leur étude publiée dans Rapports scientifiques .

Un autre avantage du nouveau design est qu'il intègre une ouverture dite en étoile Siemens, qui permet une manière conviviale de sélectionner la fréquence souhaitée en changeant simplement la rotation de la structure plasmonique en spirale.

"L'appareil augmente également l'intensité du champ électrique à l'ouverture sous-longueur d'onde, amplifiant ainsi significativement la transmission, " dit Kawano.

Dans des expériences préliminaires visant à évaluer dans quelle mesure le nouveau dispositif pourrait visualiser les tissus biologiques, les chercheurs ont obtenu des spectres de transmission THz pour divers organes de souris, comme le montre la figure 2. Pour sonder davantage, ils ont également effectué une cartographie THz des queues de souris. En comparant les images obtenues avec et sans le design SBE, l'étude a montré que le premier a conduit à une capacité nettement améliorée de distinguer entre différents tissus tels que les cheveux, peau et os (voir Figure 3).