Des chercheurs de l'Université de Buffalo signalent l'avancée d'une puce de détection chimique qui pourrait conduire à des appareils portables qui détectent des traces de produits chimiques, des drogues illicites à la pollution, aussi rapidement qu'un alcootest identifie l'alcool.

La puce, qui peuvent également avoir des utilisations dans la surveillance de la sécurité alimentaire, anti-contrefaçon et autres domaines où des traces de produits chimiques sont analysées, est décrit dans une étude qui apparaît sur la couverture de l'édition du 17 décembre de la revue Matériaux optiques avancés .

"Il y a un grand besoin de capteurs chimiques portables et économiques dans de nombreux domaines, surtout la toxicomanie, " dit l'auteur principal de l'étude, Qiaoqiang Gan, Doctorat., professeur de génie électrique à l'UB School of Engineering and Applied Sciences.

Le travail s'appuie sur des recherches antérieures menées par le laboratoire de Gan qui impliquaient la création d'une puce qui piège la lumière aux bords des nanoparticules d'or et d'argent.

Lorsque des molécules biologiques ou chimiques atterrissent à la surface de la puce, une partie de la lumière capturée interagit avec les molécules et est "dispersée" dans la lumière de nouvelles énergies. Cet effet se produit dans des motifs reconnaissables qui agissent comme des empreintes digitales de molécules chimiques ou biologiques, révélant des informations sur les composés présents.

Parce que tous les produits chimiques ont des signatures de diffusion de la lumière uniques, la technologie pourrait éventuellement être intégrée dans un appareil portatif de détection de drogues dans le sang, souffle, d'urine et d'autres échantillons biologiques. Il pourrait également être intégré à d'autres dispositifs pour identifier les produits chimiques dans l'air ou dans l'eau, ainsi que d'autres surfaces.

La méthode de détection est appelée spectroscopie Raman à surface améliorée (SERS).

Bien qu'efficace, la puce que le groupe Gan a précédemment créée n'était pas uniforme dans sa conception. Parce que l'or et l'argent étaient espacés de manière inégale, cela pourrait rendre les molécules dispersées difficiles à identifier, surtout s'ils apparaissaient à différents endroits de la puce.

Gan et une équipe de chercheurs, composée de membres de son laboratoire à l'UB, et des chercheurs de l'Université de Shanghai pour la science et la technologie en Chine, et King Abdullah University of Science and Technology en Arabie saoudite—ont travaillé pour remédier à cette lacune.

L'équipe a utilisé quatre molécules (BZT, 4-MBA, BPT, et TPT), chacun avec des longueurs différentes, dans le processus de fabrication pour contrôler la taille des espaces entre les nanoparticules d'or et d'argent. Le processus de fabrication mis à jour est basé sur deux techniques, dépôt de couches atomiques et monocouches auto-assemblées, par opposition à la méthode plus courante et plus coûteuse pour les puces SERS, lithographie par faisceau d'électrons.

Le résultat est une puce SERS avec une uniformité sans précédent qui est relativement peu coûteuse à produire. Plus important, il approche les capacités de détection de limite quantique, dit Gan, ce qui était un défi pour les puces SERS conventionnelles

"Nous pensons que la puce aura de nombreuses utilisations en plus des dispositifs de détection de drogue portables, " dit le premier auteur de cet ouvrage, Nan Zhang, Doctorat., un chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Gan. "Par exemple, il pourrait être utilisé pour évaluer la pollution de l'air et de l'eau ou la sécurité sanitaire des aliments. Il pourrait être utile dans les secteurs de la sécurité et de la défense, et il a un potentiel énorme dans les soins de santé. »