Ученые из МФТИ пришли к выводу, что графен может стать основой для уникальных сенсоров для взрывчатки, ядовитых веществ и даже онкологический заболеваний. Прибор сможет обнаружить их по одной молекуле.
Физики из МФТИ доказали, что графен — двумерная модификация углерода — может быть использован для создания плазмонных сенсоров, которые смогут распознавать органические вещества по одной молекуле.
Потенциально сенсоры смогут определять не только взрывчатые и ядовитые вещества по одной молекуле, но и газ, лекарственные средства, и даже рак. Установки на основе этой технологии можно будет применять как, к примеру, в аэропортах при досмотре багажа, так и в медицине и противопожарной безопасности, рассказали «Хайтек» в пресс-службе ВУЗа.
Недавно мы писали об исследовании физиков из МФТИ, в котором им удалось найти новый способ идеального поглощения поверхностных плазмонов, благодаря которому смогут быть созданы уникальные биологические и химические сенсоры будущего.
Создан новый композитный материал из слоеного графена
Идеи
Ученые не остановились на этом, и теперь работают над созданием новых плазмонных приборов. Плазмоны — это квазичастицы, являющиеся квантами плазменных колебаний. Они привлекают физиков эффектами, которые можно наблюдать при взаимодействии электромагнитного излучения и плазмонов на поверхности вещества.
Эти эффекты могут помочь совершить прорыв в конструировании сверхточных электронных и оптических устройств. К примеру, плазмонные эффекты приводят к возможности субволновой фокусировки электромагнитных волн, что улучшает чувствительность плазмонных устройств до уровня распознавания одиночной молекулы. Подобная точность невозможна с устройствами на основе классической оптики.
Но возникает проблема — плазмоны в металле очень быстро теряют энергию из-за омического сопротивления. Чтобы обойти ее, ученые используют композитные материалы с заданной микроструктурой, одним из которых является графен.
Создан графеновый сенсор малых концентраций углекислого газа
Идеи
Группа ученых из лаборатории спектроскопии наноструктур под началом Юрия Лозовика подготовила описание режимов работы поверхностного плазмонного светодиода (СПЕД) и поверхностного плазмонного лазера (СПАЗЕР) с использованием графенового слоя.
По словам одного из авторов статьи, сотрудника кафедры теоретической физики МФТИ Александр Дорофеенко, «на основе графенового СПАЗЕРа можно создать компактные спектроскопические устройства, способные фиксировать даже одну молекулу вещества, а это, в свою очередь, принципиально важно во многих задачах. В частности, возможно обнаружение органических молекул по их характеристическим переходам („отпечаткам пальцев“), которые как раз находятся в средней инфракрасной области, где работает спазер на основе графена».
В перспективе ученые планируют создание компактных установок для реализации этой технологии. Но на данный момент это вызывает затруднения из-за сложностей с устойчивостью структуры графена. Исследователи продолжают работать над решением этой проблемы.