Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (США) и Швейцарской высшей технической школы Цюриха разработали новый метод использования нанотрубок, чтобы обнаруживать молекулы, когда их концентрация крайне мала, что в итоге позволяет выявлять биологические угрозыи наличие наркотических веществ.

Объединение ученых было под руководством инженера Тицианы Бонд (Tiziana Bond) из Ливерморской национальной лаборатории и ученого Хен Гю Парка из высшей технической школы Цюриха. Команда использует углеродные нанотрубки, покрытые сплавом из гафния и золота и похожие на спагетти. Эти трубки увеличивают возможность обнаружения в ходе спектроскопии усиленного поверхностью комбинационного рассеяния света (УПКР).

УПКР – чувствительная к поверхности технология, которая усиливает неэластичное рассеяние фотонов молекулами в поверхностях твердых металлов или наноструктурами.

Бонд вместе с коллегами использует покрытые металлом нанотрубки, собранные вместе, как древесные полог в джунглях, чтобы повысить сигналы проходящего света и рамановского рассеяния, возбуждая местные плазмоны электронов.

Прорыв заключается в том, что сделано открытие, показывающее, что использование среднего диэлектрического покрытия (гафний) блокирует мгновенное прекращение заряда свободных электронов в металле с помощью нанотрубок, что позволяет последним свободно функционировать. Сохраняя эти электроны и повышая световое излучение с помощью «джунглей», команда добилась того, что определение реакций при помощи УПКР в структурах из углеродных нанотрубок значительно возросло.

Покрытие из гафния позволяет объединить золотые нанотрубки, которые образуют плотные навес, полный чувствительными точками для обнаружения. Нанотрубки, в свою очередь, захватывают свет и обеспечивают его фокусировку на контактные точки и мелкие трещинки, через которые проходит рамановский рассеянный свет. В итоге, это позволяет переносным рамановским устройствам обнаруживать и определять случайным образом определенные субстанции, содержащиеся в воздухе.

«Это открытие очень важное, так как оно расширяет спектр применения УПКР – устройств», – говорит Бонд.

Бонд и Парк надеются, что созданный ими материал найдет свое применение в переносных устройствах, чтобы проводить анализ химических примесей (например, загрязнителей окружающей среды) или всяких остаточных веществ в воде прямо на месте. Другие функции, которые может выполнить устройство из данного материла, это: слежение за физиологическим состоянием больного в реальном режиме времени, а также быстрое обнаружение наркотических веществ и ядов для судопроизводства.

«Сейчас мы собираемся подать заявку на патент на наше открытие», – говорит Бонд.

С научной статьей можно ознакомиться здесь.