Les systèmes permettant une détection au niveau moléculaire sans marqueur devraient avoir un impact énorme sur les sciences biochimiques. La recherche se concentre sur les matériaux et les technologies basées sur l'exploitation du couplage de la lumière avec des oscillations de charges électroniques, les résonances plasmoniques de surface dites localisées, dans des antennes métalliques nanostructurées. La raison de cette attention particulière est leur aptitude à la détection de molécules uniques, résultant du volume de détection intrinsèquement nanoscopique et de la grande sensibilité à l'environnement local. Habituellement, les métaux utilisés pour construire de telles nanoantennes sont l'or ou l'argent. Coupler efficacement la lumière dans des plasmons localisés avec des métaux ferromagnétiques comme le nickel ou le cobalt a longtemps été considéré comme impossible en pratique.

Il y a quelques années, une collaboration entre les groupes nanomagnétisme et nanooptique de nanoGUNE a démontré que les nanoantennes ferromagnétiques supportent des plasmons localisés, et, à la fois, montrent une activité magnéto-optique importante sous l'application de champs magnétiques externes. L'idée de réunir lumière et magnétisme à l'échelle nanométrique à l'aide de plasmons conduit, dans la dernière décennie, au domaine en développement rapide de la magnétoplasmonique pour réaliser des phénomènes et des fonctionnalités nouveaux et inattendus pour la manipulation de la lumière et/ou des états de spin à l'échelle nanométrique.

Maintenant, une équipe de chercheurs du CIC nanoGUNE, en collaboration avec des chercheurs de l'Université de technologie de Chalmers et de l'Université de Göteborg, ont découvert un nouveau moyen de détection optique, en utilisant les effets magnéto-optiques Kerr et Faraday dans des nanoantennes ferromagnétiques. Ils ont récemment montré dans un ouvrage publié dans Communication Nature comment la compensation de phase conçue dans la réponse électromagnétique des nanostructures magnétoplasmoniques leur permet d'agir comme des capteurs de niveau moléculaire sans marqueur ultrasensibles avec des chiffres de mérite élevés, à savoir. excellentes performances de détection avec un rapport signal sur bruit extraordinaire. Plus remarquablement, ils ont montré une sensibilité de surface brute (c'est-à-dire, sans appliquer aucune procédure d'ajustement) de deux ordres de grandeur supérieurs aux valeurs actuelles rapportées pour les capteurs nanoplasmoniques. Une telle sensibilité correspond à une masse de 0,8 ag par nanoantenne de polyamide-6.6, ce qui est représentatif d'une grande variété de polymères, peptides, et les protéines. Cette preuve de concept ouvre la voie à la conception d'un nouveau type de dispositifs pratiques, qui peut être activé et contrôlé magnétiquement pour atteindre des performances de détection très élevées jusqu'à un niveau sub-moléculaire.

La découverte de ces capacités ultrasensibles est principalement orientée vers la biomédecine et le diagnostic comme moyen efficace de récupérer plus d'informations à partir d'une plus petite quantité de fluides, comme le sang ou l'urine ainsi que pour détecter le sérum cancéreux ou pour étudier la dynamique des protéines lors de la fonctionnalisation de surface. En plus de la biodétection, il existe également de nombreuses autres applications potentielles qui ne nécessitent pas de fonctionnalisation de surface et bénéficieraient énormément de cette nouvelle approche, comme la détection chimique de matières toxiques et d'explosifs, ou des applications de contrôle d'épaisseur ultra-précis.