Capteurs biologiques, ou des biocapteurs, sont comme des canaris technologiques dans la mine de charbon. En convertissant une réponse biologique en un signal optique ou électrique, ils peuvent nous alerter sur les dangers dans nos environnements externes et internes. Ils peuvent détecter les produits chimiques toxiques et les particules dans l'air et les enzymes, molécules, et des anticorps dans le corps qui pourraient indiquer le diabète, cancer, et d'autres maladies.

Un biocapteur optique fonctionne en absorbant une bande passante spécifique de lumière et en déplaçant le spectre lorsqu'il détecte des changements mineurs dans l'environnement. Plus la bande de lumière absorbée est étroite, plus le biocapteur est sensible.

"Actuellement, les absorbeurs plasmoniques utilisés dans les biocapteurs ont une bande passante de résonance de 50 nanomètres, " a déclaré Koray Aydin, professeur adjoint de génie électrique et d'informatique à la McCormick School of Engineering and Applied Science de la Northwestern University. « Il est très difficile de concevoir des absorbeurs avec des bandes passantes plus étroites. »

Aydin et son équipe ont créé une nouvelle nanostructure qui absorbe un spectre de lumière très étroit, avec une bande passante de seulement 12 nanomètres. Cet absorbeur à bande ultra-étroite peut être utilisé pour une variété d'applications, y compris de meilleurs biocapteurs.

"Nous pensons que notre conception unique d'absorbeur à bande étroite améliorera la sensibilité des biocapteurs, " a déclaré Aydin. "Cela a été un défi de détecter de très petites particules ou de très faibles concentrations d'une substance."

Cette recherche a été décrite dans l'article "Ultranarrow band absorbs based on surface lattice resonances in nanostructured metal surfaces, " publié dans le numéro du 29 juillet de ACS Nano .

Les conceptions typiques d'absorbeurs utilisent deux tôles avec un matériau isolant non métallique entre les deux. En utilisant des techniques de nanofabrication en laboratoire, L'équipe d'Aydin a découvert que le retrait de la couche isolante, ne laissant que des nanostructures métalliques, entraînait l'absorption par la structure d'une bande de lumière beaucoup plus étroite. L'absorption de la lumière est également élevée, dépassant 90 pour cent aux fréquences visibles.

Aydin a déclaré que cette conception peut également être utilisée dans des applications de thérapie photothermique, thermo-photovoltaïque, enregistrement magnétique assisté par la chaleur, émission thermique, et la production de vapeur solaire.

"La beauté de notre conception est que nous avons trouvé un moyen de concevoir le matériau en utilisant un substrat différent, " a déclaré Aydin.