Nanotecnologia

Nanoantenas detectam de tudo, de vírus a explosivos

Nanoantenas detectam de tudo, de vírus a explosivos
Ao contrário das suas equivalentes macroscópicas, as nanoantenas têm formato hemisférico ou de gota. [Imagem: FEFU]

Antenas multissensoriais

Um dos componentes da nanotecnologia menos conhecidos é também um dos mais largamente utilizados: as antenas em escala nanométrica, ou nanoantenas.

Suas dimensões minúsculas permitem que essas estruturas interajam com moléculas, átomos e, claro, radiação eletromagnética.

Esse potencial agora se tornou ainda mais amplo graças ao trabalho de Eugeny Mitsai e colegas da Rússia e da Austrália.

Mitsai desenvolveu um método para a produção em massa e eficiente de nanoantenas feitas com a liga silício-germânio, uma das mais utilizadas pela eletrônica. Até agora, a larga maioria das nanoantenas era feita de metais.

Com essas nanoantenas dielétricas abre-se a possibilidade de fabricação de plataformas biossensoriais ópticas e sensores químicos de próxima geração, capazes de detectar rápida e precisamente vírus, partículas de poluentes, substâncias químicas, como explosivos, e uma infinidade de outros usos.

Fabricação das nanoantenas

Para fabricar nanoantenas ópticas totalmente dielétricas, Mitsai desenvolveu uma tecnologia simples baseada em uma remoção assistida por temperatura de substratos comerciais de silício sobre isolante (SOI) a 800° C em alto vácuo. Esse tratamento do substrato SOI leva à formação de nanopartículas de silício, que podem ser usadas como nanoantenas ópticas, amplificando os sinais de várias moléculas e partículas.

A deposição do germânio no processo de desumidificação permitiu a produção de nanopartículas em formato de gota que apresentaram propriedades únicas.

Essas nanoantenas conseguiram identificar as moléculas adsorvidas, assim como acessar e controlar a temperatura local com alta precisão e resolução no processo de detecção ou medição em que estão sendo usadas.

"É muito útil conhecer a temperatura local porque, no processo de medição, as nanoantenas e as moléculas do analito adsorvido são expostas a uma radiação laser intensa, o que faz com que elas esquentem. Ao mesmo tempo, a maioria das moléculas orgânicas se degrada a temperaturas bastante baixas, em torno de 130-170° C, ou seja, no processo de medição pode-se simplesmente queimá-las antes de se obter um sinal útil. Essa modalidade útil de feedback de temperatura não pode ser realizada com as nanoantenas plasmônicas comumente usadas para projetar biossensores.

"As nanoantenas totalmente dielétricas fornecem uma maneira confiável de se obter esse recurso, já que o espectro de características medidas das moléculas do analito já contém todas as informações necessárias para determinar a temperatura local do sistema molécula-nanoantena," disse o professor Aleksandr Kuchmizhak.

Bibliografia:

Si1xGex nanoantennas with tailored Raman response and light-to-heat conversion for advanced sensing applications.
Eugeny Mitsai, Mansour Aouassa, Latifa Hassayoun, Dmitriy Stozhenko, Alexandr Mironenko, Svetlana Bratskaya, Saulius Juodkazis, Sergey Makarov, Aleksandr Kuchmizhak
Nanoscale
DOI: 10.1039/C9NR01837A




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