En los EE. UU., Se emitieron más de 100 retiros de alimentos en 2017 debido a la contaminación de bacterias dañinas como Listeria , Salmonella o E. coli . Un nuevo diseño de sensor podría algún día facilitar la detección de patógenos en los alimentos antes de que los productos lleguen a los estantes de los supermercados, evitando así enfermedades a veces mortales causadas por alimentos contaminados.
en el diario Materiales ópticos expresos , los investigadores informan un nuevo diseño para un sensor que puede detectar simultáneamente múltiples sustancias, incluidas bacterias peligrosas y otros patógenos. Además de la seguridad alimentaria, el nuevo diseño podría mejorar la detección de gases y productos químicos para una amplia gama de otras aplicaciones.
"Nuestro diseño se basa en láminas de grafeno, que son cristales bidimensionales de carbono de un solo átomo de espesor", dijo el miembro del equipo de investigación Bing-Gang Xiao, de la Universidad China Jiliang. "El sensor no solo es muy sensible sino que también puedeajustarse fácilmente para detectar diferentes sustancias "
Detección con grafeno
Las excelentes propiedades ópticas y electrónicas del grafeno lo hacen atractivo para los sensores que usan ondas electromagnéticas conocidas como plasmones que se propagan a lo largo de la superficie de un material conductor en respuesta a la exposición a la luz. Se puede detectar una sustancia midiendo cómo el índice de refracción delel sensor cambia cuando una sustancia de interés está cerca de la superficie del grafeno.
Los investigadores han aprovechado las propiedades únicas del grafeno para crear sensores y materiales para una variedad de aplicaciones en los últimos años. En comparación con metales como el oro y la plata, el grafeno exhibe ondas de plasmón más fuertes con distancias de propagación más largas. Además, la longitud de onda a la que el grafenosu capacidad de respuesta se puede cambiar aplicando un voltaje de polarización en lugar de recrear todo el dispositivo. Sin embargo, pocos esfuerzos de investigación anteriores han demostrado sensores de grafeno sensibles que funcionan con las longitudes de onda infrarrojas necesarias para detectar bacterias y biomoléculas.
Para el nuevo sensor, los investigadores usaron cálculos teóricos y simulaciones para diseñar una matriz de discos de grafeno a nanoescala que contienen un agujero descentrado. El sensor incluye capas de gel de iones y silicio que se pueden usar para aplicar un voltaje para sintonizarLas propiedades del grafeno para la detección de diversas sustancias.
La interacción entre los discos y sus agujeros crea lo que se conoce como el efecto de hibridación del plasmón, que aumenta la sensibilidad del dispositivo. El agujero y el disco también crean diferentes picos de longitud de onda que se pueden usar para detectar la presencia de diferentes sustanciassimultaneamente.
Las simulaciones realizadas por los investigadores usando longitudes de onda infrarroja media mostraron que su nueva plataforma de sensor sería más sensible a las sustancias presentes en gases, líquidos o sólidos que usar discos sin agujeros.
Los investigadores ahora están trabajando para mejorar el proceso que se utilizaría para hacer la matriz de discos a nanoescala. La precisión con la que se fabrican estas estructuras afectará en gran medida el rendimiento del sensor.
"También queremos explorar si el efecto de hibridación de grafeno-plasmón podría usarse para ayudar al diseño de dispositivos de comunicación óptica de infrarrojo medio de doble banda", dijo Xiao.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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