Физики развивают ультрачувствительный наномеханический биодатчик

Чувствительность нового устройства лучше всего характеризуется одной главной особенностью: по словам его разработчиков, датчик может отследить изменения всего нескольких kilodaltons в массе консоли в режиме реального времени. Некий Далтон – примерно масса протона или нейтрона, и несколько тысяч Daltons – масса отдельных белков и Молекул ДНК. Таким образом, новый оптический датчик будет допускать диагностирование болезней задолго до того, как они могут быть обнаружены любым другим методом, который проложит путь к новому поколению диагностики.Устройство, описанное в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports, является оптическим или, более точно, optomechanical чип. «Мы следовали за успехами, сделанными в развитии микро – и наномеханические биодатчики долгое время теперь, и можем сказать, что никто не был в состоянии ввести простую и масштабируемую технологию для параллели, контролирующей, который был бы готов использовать возле лаборатории.

Таким образом, наша цель не была только, чтобы достигнуть высокой чувствительности датчика и сделать его компактным, но также и сделать его scalabile и compatibile со стандартными технологиями микроэлектроники», сказали исследователи.В отличие от подобных устройств, новый датчик не имеет никаких сложных соединений и может быть произведен через стандартную технологию процесса CMOS, используемую в микроэлектронике.

У датчика нет единственной схемы, и ее дизайн очень прост. Это состоит из двух частей: фотонное (или плазмонный) руководство нановолны, чтобы управлять оптическим сигналом и консолью, нависающей над волноводом.

Консоль или луч, является длинной и тонкой полосой микроскопических размеров (5 микрометров длиной, 1 микрометр шириной и 90 миллимикронов толщиной), связанный плотно с чипом. Чтобы понять, как это работает, предположите, что Вы нажимаете один конец правителя плотно к краю стола и позволяете другому концу висеть свободно в воздухе. Если Вы коснетесь последнего другой рукой и затем устраните руку, правитель начнет делать механические колебания на определенной частоте.

Это – то, как консоль работает. Различие между колебаниями правителя и консоли – только частота, которая зависит от материалов и геометрии: в то время как правитель колеблется на уровне нескольких десятков герц, частота колебаний консоли измерена в мегагерце.

Другими словами, это делает несколько миллионов колебаний в секунду!Есть два оптических сигнала, проходящие волновод во время колебаний: первый приводит консоль в движение, и второй позволяет для чтения сигнала, содержащего информацию о движении.

Неоднородное электромагнитное поле оптического способа управляющего сигнала передает дипольный момент к консоли, влияя на диполь в то же время так, чтобы консоль начала колебаться.Синусоидально смодулированный управляющий сигнал заставляет консоль колебаться при амплитуде до 20 миллимикронов.

Колебания определяют параметры второго сигнала, выходная мощность которого зависит от положения консоли.Высоко локализованные оптические способы руководств нановолны, которые создают сильный градиент интенсивности электрического поля, ключевые для стимулирования консольных колебаний. Поскольку изменения электромагнитного поля в таких системах измерены в десятках миллимикронов, исследователи используют термин «нанофотоника» – таким образом, префикс «нано» не используется здесь в качестве причуды!

Без наноразмерного волновода и консоли, просто не работал бы чип. Консоль Abig не может быть сделана колебаться, свободно размножив свет, и эффекты химических изменений его поверхности на частоте колебания были бы менее примечательными..Консольные колебания позволяют определить химический состав окружающей среды, в которую помещен чип.

Поэтому частота механических колебаний зависит не только от размеров и свойств материалов, но также и от массы колебательной системы, которая изменяется во время химической реакции между консолью и окружающей средой. Помещая различные реактивы в консоль, исследователи заставляют его реагировать с определенными веществами или даже биологическими объектами. Если Вы поместите антитела в определенные вирусы на консоли, она захватит вирусные частицы в проанализированной окружающей среде.

Колебания произойдут при более низкой или более высокой амплитуде в зависимости от вируса или слоя химически реактивных веществ на консоли, и электромагнитная волна, проходящая через волновод, будет рассеяна консолью по-другому, которая может быть замечена в изменениях интенсивности сигнала считывания.Вычисления, сделанные исследователями, показали, что новый датчик объединит высокую чувствительность со сравнительной непринужденностью производства и миниатюрных размеров, позволяя ему использоваться во всех портативных устройствах, таких как смартфоны, пригодная электроника, и т.д. Один чип, несколько миллиметров в размере, будет в состоянии приспособить несколько тысяч таких датчиков, формируемых, чтобы обнаружить различные частицы или молекулы.

Цена, благодаря простоте дизайна, будет, скорее всего, зависеть от количества датчиков, будучи намного более доступной, чем его конкуренты.


9 comments

  1. Путин объявил средним классом россиян с доходом в 18.2 тыс руб. Это $235. В США безработные в 5 раз больше получают.

  2. Почему в России так любят лето? Просто летом высыхает грязь и по разбитым дорогам можно ездить пока не пошёл дождь…

  3. Я бежала за вами эти два километра, чтоб сказать как вы мне безразличны….

Добавить комментарий