(PhysOrg.com) -- En observant comment l'énergie se déplace à travers un petit appareil semblable à un plongeoir à ressort, Les chercheurs de Cornell font un pas de plus vers la création de capteurs extraordinairement minuscules capables de reconnaître instantanément les substances nocives dans l'air ou l'eau.

Les chercheurs, dirigé par le professeur de physique appliquée et d'ingénierie Harold Craighead, a fait un appareil de seulement 200 nanomètres d'épaisseur et de quelques microns de long avec un porte-à-faux oscillant suspendu à une extrémité. (Un nanomètre est un milliardième de mètre; un micron est un millionième de mètre.) Ils ont identifié exactement comment régler sa sensibilité - une percée qui pourrait conduire à des technologies de détection avancées.

Les expériences détaillées en ligne le 8 février dans Journal de physique appliquée montrer comment ces oscillateurs, qui sont des systèmes nanoélectromécaniques (NEMS), pourraient un jour être transformés en appareils de tous les jours en en alignant des millions et en traitant chaque porte-à-faux avec une certaine molécule.

"Le grand objectif est de pouvoir piloter des matrices de ces choses en synchronisation directe, " a déclaré le premier auteur Rob Ilic, associé de recherche à la Cornell NanoScale Science and Technology Facility. "Ils peuvent être fonctionnalisés avec différentes chimies et biomolécules pour détecter divers agents pathogènes - pas seulement une chose."

Le cantilever est comme un plongeoir qui résonne à des fréquences distinctes. Dans des recherches antérieures, l'équipe a démontré qu'en traitant le porte-à-faux avec différentes substances, ils peuvent dire quelles autres substances sont présentes. Par exemple, Les anticorps d'E. coli attachés au cantilever peuvent détecter la présence d'E. coli dans l'eau.

Les chercheurs ont perfectionné la conception des oscillateurs, Ilic a dit, en posant leur appareil sur une couche de dioxyde de silicium, le tout reposant sur un substrat de silicium. Un plot avec des trous relie des chevilles de dioxyde de silicium, alignés comme des poteaux téléphoniques, qui finit par se terminer par le porte-à-faux.

Un faisceau laser, allumé à l'extrémité du porte-à-faux, descend dans l'appareil et fait vaciller l'oscillateur. La fréquence est ensuite mesurée en projetant un autre laser sur l'oscillateur et en notant des motifs dans la lumière réfléchie.

Les "poteaux téléphoniques" permettent à l'énergie de se déplacer efficacement à travers l'appareil en l'empêchant de se déformer ou de s'affaisser. La conception facilite la lecture de la fréquence de résonance du porte-à-faux.

Dans ce processus, les chercheurs ont découvert que sur de courtes distances, l'énergie du laser est venue sous forme de chaleur, qui se dissipe rapidement. Mais lorsque le laser était stationné à des centaines de microns du cantilever, l'énergie est venue sous la forme d'ondes acoustiques qui ont traversé l'appareil, dissipée plus lentement, et leur a permis d'allonger leur appareil.