Des chercheurs de l'Oregon State University ont combiné l'un des petits miracles de la nature, la diatomée, avec une version d'impression à jet d'encre et de détection optique pour créer un dispositif de détection exceptionnel qui peut être jusqu'à 10 millions de fois plus sensible que certaines autres approches couramment utilisées.

Un brevet a été approuvé sur la nouvelle technologie « optofluidique », et les résultats publiés dans la revue Nanoéchelle .

Lorsqu'il est mis en œuvre dans des appareils de travail, cette approche pourrait améliorer la détection biomédicale des biomarqueurs du cancer; être utilisé pour un travail médico-légal extraordinairement précis ; sauver la vie du personnel militaire dans des situations de combat; détecter les drogues illégales; ou aider à dire si les aliments biologiques sont vraiment sans pesticides ou non.

L'énorme sensibilité et le faible coût de la technologie peuvent avoir des applications infinies, les chercheurs disent, allant de la surveillance sanitaire à la protection de l'environnement, expériences biologiques et autres utilisations.

"Certains capteurs existants peuvent détecter des composés à des niveaux d'une partie par milliard, ce qui sonne plutôt bien, mais à de nombreuses fins ce n'est pas assez bon, " a déclaré Alan Wang, un professeur assistant OSU de génie électrique au Collège d'ingénierie OSU, et auteur correspondant de l'étude.

« Avec cette approche, nous pouvons détecter certains types de composés à moins d'une partie par billion, sur le niveau d'une seule molécule dans un petit échantillon. C'est vraiment difficile. Outre sa sensibilité, la technologie peut également fonctionner avec des échantillons ultra-petits, est rapide, et devrait être très peu coûteux à utiliser."

Ce système combine une optique avancée avec un système fluidique pour identifier les composés. Avec la plupart des systèmes conventionnels de ce type, les fluides doivent s'écouler sur une surface, et cela limite le transport de molécules spécifiques que vous pourriez vouloir identifier, a dit Wang.

Les diatomées dans cette nouvelle technologie, cependant, agissent comme des "cristaux photoniques" naturels. Ils exploitent les forces de convection contre la diffusion pour aider à accélérer et à concentrer les molécules dans un espace où les photons des capteurs optiques peuvent être piégés, interagir avec et identifier le composé grâce à des signatures optiques.

« Une diatomée est un naturel, type vivant de phytoplancton qui crée très précis, petites structures, " a déclaré Wang. " Lorsque des liquides sont déposés dessus avec des appareils à jet d'encre soigneusement contrôlés, les gouttelettes s'évaporent rapidement, mais, Dans le processus, transporter les molécules d'intérêt à la surface des diatomées. C'est la clé pour augmenter la sensibilité des mesures photoniques."

La technologie des capteurs, les chercheurs disent, peut identifier rapidement et précisément quels composés sont présents, et approximativement combien.

Dans une démonstration de cette recherche, les scientifiques ont tenté d'identifier le trinitrotoluène, ou TNT, l'un des ingrédients courants des engins explosifs - y compris les mines cachées qui ont causé de nombreuses blessures et morts dans des situations de combat. Le TNT est un produit chimique à très faible volatilité, ce qui signifie qu'il a une évaporation limitée, et comparativement peu de molécules s'échappent qui pourraient permettre la détection. Dans une bombe cachée, c'est difficile à trouver.

Cette nouvelle technologie était un million de fois plus sensible à l'identification du TNT que les autres approches courantes, a dit Wang. Un moniteur basé sur cette approche, qui pourrait être rapide et précis dans des situations militaires, puisse un jour aider à sauver des vies, il a dit.