La prolifération des tests au point de service, des lecteurs de glycémie à domicile aux tests rapides COVID-19, accélère et améliore les soins médicaux.

Cependant, continuer à mettre à niveau la technologie de détection qui alimente la croissance de ces produits devient de plus en plus difficile.

Certaines puces de détection optique, par exemple, contiennent des nanostructures presque aussi petites que les molécules biologiques et chimiques qu'elles recherchent. Ces nanostructures améliorent la capacité du capteur à détecter les molécules. Mais leurs petites dimensions rendent difficile le guidage des molécules vers la bonne zone du capteur.

"C'est un peu comme construire une nouvelle voiture de course qui est plus profilée et donc plus rapide, mais sa porte est trop petite pour que le conducteur puisse entrer dans la voiture", explique Peter Q. Liu, Ph.D., professeur adjoint d'électricité. ingénierie à l'Université de Buffalo School of Engineering and Applied Sciences.

Liu—avec Xianglong Miao, un Ph.D. candidat dans son laboratoire, et Ting Shan Luk, Ph.D., du Center for Integrated Nanotechnologies, Sandia National Laboratories, ont créé un nouveau capteur qui s'attaque à ce problème.

Décrit dans une étude publiée dans Advanced Materials en janvier, le capteur utilise la spectroscopie d'absorption infrarouge améliorée par la surface (SEIRA).

La spectroscopie consiste à étudier comment la lumière interagit avec la matière. Alors que la spectroscopie d'absorption infrarouge existe depuis plus de 100 ans, les chercheurs tentent toujours de rendre cette technologie plus puissante, abordable et polyvalente.

Comme leur nom l'indique, ces capteurs fonctionnent avec de la lumière dans la bande infrarouge moyen du spectre électromagnétique, qui est utilisée par les télécommandes, les lunettes de vision nocturne et d'autres produits.

Le nouveau capteur se compose de plusieurs réseaux de minuscules bandes rectangulaires d'or. Les ingénieurs ont plongé les bandelettes dans du 1-octadécanethiol, un composé chimique (souvent abrégé en ODT) qu'ils ont choisi d'identifier.

Les chercheurs ont ensuite ajouté une goutte de métal liquide - dans ce cas, du gallium - pour servir de base au capteur. Enfin, ils ont placé un mince couvercle en verre sur le dessus pour former une structure en forme de sandwich.

La conception du capteur, avec ses couches et ses cavités, crée ce que les chercheurs appellent une "antenne nanopatch". L'antenne canalise les molécules dans les cavités et absorbe suffisamment de lumière infrarouge pour analyser les échantillons biologiques et chimiques.

"Même une seule couche de molécule dans notre capteur peut entraîner un changement de 10 % de la quantité de lumière réfléchie, alors qu'un capteur typique ne peut produire qu'un changement de 1 %", explique Liu, qui ajoute que l'équipe continuera à affiner le capteur dans le but de l'utiliser pour des applications de détection bioanalytique et de diagnostic médical, telles que la détection de biomarqueurs liés à certaines maladies.

Après avoir mesuré l'ODT, les chercheurs ont retiré le gallium liquide de la surface de la puce du capteur avec un écouvillon. Ce processus permet de réutiliser le capteur, ce qui pourrait le rendre plus rentable que des alternatives similaires.

"La structure de notre capteur le rend adapté aux applications au point de service qui peuvent être mises en œuvre par une infirmière sur un patient, ou même à l'extérieur de l'hôpital au domicile d'un patient", dit-il. + Explorer plus loin

Capteurs nanophotoniques haute sensibilité avec piégeage passif des molécules d'analyte dans les points chauds