Физики разработали специальную подложку для захвата, оперативной доставки и химического анализа молекул органических и неорганических соединений. С помощью этой подложки, изготовленной на основе тефлоновых пластин, ученые смогут в миллионы раз увеличить концентрацию молекул искомых веществ и, таким образом, во много раз сократить время лабораторных исследований. Если раньше те могли занимать несколько дней, то теперь — несколько часов. Результаты работы опубликованы в журнале Nanoscale.

«Особенность разработанной нами подложки заключается в специальной микроструктуре ее поверхности: она представляет собой супергидрофильную ловушку микронного размера, которая окружена водоотталкивающей, гидрофобной, областью», — отмечает один из авторов работы, научный сотрудник ДВФУ Алексей Жижченко.

В качестве контейнера, в котором молекулы распознаваемого вещества транспортируются к подложке, ученые используют обычную каплю жидкости. Она попадает на поверхность подложки, с помощью которой можно управлять ее размером и положением во время испарения. При этом молекулы получается локализовать на малой площадке размером всего несколько десятков микрометров — в точке, где сосредоточен высокочувствительный сенсорный элемент.

Алексей Жижченко объяснил, что благодаря оптимизации гидрофобных участков поверхности подложки удается собрать и локализовать в ловушке размером менее 100 микрометров до 97% всех примесных молекул, содержащихся в капле, которая осаживается и постепенно испаряется на подложке. За счет этого захваченные ловушкой молекулы можно намного удобнее рассмотреть и найти среди них примеси, даже если в капле всего несколько сотен подобных молекул.

Схема принципа работы ловушки для молекул/Пресс-служба ДВФУ

Новая подложка-концентратор изготавливается с помощью прямой лазерной записи на поверхности тефлоновых пластин с использованием импульсов сверхкороткой длительности. Процесс изготовления не требует использования острой фокусировки лазерного излучения, в результате чего он занимает всего несколько минут. Эта технология универсальна, не требует больших затрат и перспективна для производства биосенсорных платформ нового поколения, предназначенных для высокоточного и высокочувствительного химического анализа. Разработка будет полезна для более продуктивного решения задач в области микробиологии, медицины, химии и биохимии, где нужно быстро распознать мельчайшие следы опасных и токсических веществ, маркеров онкологических заболеваний и метаболитов патогенных микроорганизмов.