Des spécialistes de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI et des collaborateurs institutionnels ont proposé un concept de transducteurs sensoriels hypersensibles (nano transducteurs de Fourier) qui pourrait révolutionner radicalement le contrôle ultrasensible en biomédecine et dans toute une gamme d'autres domaines. Les résultats sont publiés dans Matériaux fonctionnels avancés .

Les nano-transducteurs de Fourier sont des architectures monocouches de nanoparticules d'or disposées en surface sous forme de structures nano-périodiques de telle sorte que leur illumination conduit à une perturbation plasmonique (résonances collectives liées électromagnétiquement des radicaux libres) dans le système métallique.

Ces transducteurs sont capables de concentrer le champ électrique d'une onde lumineuse dans une couche ultra-mince, obtenant ainsi des informations sur ses propriétés optiques sous forme de corrélations spécialement codées, ou des rapports entre phases d'ondes lumineuses, avant de la transmettre davantage en rayons lumineux réfléchis ou diffractés.

Dr Andrei Kabashin, directeur scientifique de l'Institut d'ingénierie physique pour la biomédecine de l'Université nationale de recherche nucléaire MEPhI, mentionné, "Une telle concentration de champ d'ondes lumineuses, codage, et la transition des informations de phase permet d'atteindre la sensibilité sans précédent de l'ensemble d'un système aux modifications des propriétés optiques des couches ultra-minces, y compris les couches atomiques de matériaux 2-D et les couches moléculaires de biomatériaux à la surface des biocapteurs."

Selon Kabashin, l'hypersensibilité des nano-transducteurs proposés est visible dans l'effet ferroélectrique enregistré de la couche atomique de diséléniure de molybdène (MoS₂, alternative au graphène). Les scientifiques disent qu'un effet aussi infime enregistré à partir de la couche atomique est sans précédent, et inaugure une toute nouvelle ère pour la recherche de matériaux 2D.

Un autre exemple d'une telle hypersensibilité est une nouvelle méthodologie pour détecter l'antibiotique chloramphénicol, largement utilisé dans les industries médicales et alimentaires. Il est vital de garder un contrôle total sur sa concentration dans les aliments, car elle entraîne des maladies oncologiques et des dysfonctionnements cardio-vasculaires en excès.

La recherche a démontré que les nanotransformateurs de Fourier multiplient par mille les chances de détecter l'antibiotique par rapport à d'autres approches. Ils devraient s'avérer efficaces dans une gamme de sphères, par exemple, diagnostics précoces de maladies dangereuses, ainsi qu'un contrôle antidopage ultrasensible, surveiller la qualité des aliments et les conditions environnementales.

Dans une étude parallèle, le groupe de recherche, avec des scientifiques russes de l'Institut de physique Lebedev de l'Académie des sciences de Russie, a trouvé une façon unique d'utiliser les nanoparticules de silicium pour le diagnostic du cancer. Comme l'a expliqué le Dr Kabashin, les scientifiques pourraient bientôt trouver possible de "reconsidérer le problème de la bio-imagerie pour l'un des nanomatériaux les plus prometteurs".