Los científicos han diseñado un dispositivo ultraminiaturizado que podría capturar imágenes de células individuales sin la necesidad de un microscopio o hacer posible el análisis químico de huellas digitales desde un teléfono inteligente.
El dispositivo, hecho de un solo nanocable 1000 veces más delgado que un cabello humano, es el espectrómetro más pequeño jamás diseñado. Podría usarse en aplicaciones potenciales como evaluar la frescura de los alimentos, la calidad de las drogas o incluso identificar objetos falsificados, todo desde la cámara de un teléfono inteligente. Los detalles se informan en el diario ciencia .
En el siglo XVII, Isaac Newton, a través de sus observaciones sobre la división de la luz por un prisma, sembró las semillas para un nuevo campo de la ciencia que estudia las interacciones entre la luz y la materia: la espectroscopia. Hoy en día, los espectrómetros ópticos son herramientas esenciales enindustria y casi todos los campos de investigación científica. Mediante el análisis de las características de la luz, los espectrómetros pueden informarnos sobre los procesos dentro de las nebulosas galácticas, a millones de años luz de distancia, hasta las características de las moléculas de proteínas.
Sin embargo, incluso ahora, la mayoría de los espectrómetros se basan en principios similares a lo que Newton demostró con su prisma: la separación espacial de la luz en diferentes componentes espectrales. Dicha base limita fundamentalmente el tamaño de los espectrómetros con respecto: generalmente son voluminososy complejo y difícil de reducir a tamaños mucho más pequeños que una moneda. Cuatrocientos años después de Newton, los investigadores de la Universidad de Cambridge han superado este desafío para producir un sistema hasta mil veces más pequeño que los reportados anteriormente.
El equipo de Cambridge, en colaboración con colegas del Reino Unido, China y Finlandia, utilizó un nanocable cuya composición de material es variada a lo largo de su longitud, lo que le permite responder a diferentes colores de luz en todo el espectro visible. Usar técnicas similares a las utilizadaspara la fabricación de chips de computadora, crearon una serie de secciones sensibles a la luz en este nanocable.
"Diseñamos un nanocable que nos permite deshacernos de los elementos dispersivos, como un prisma, produciendo un sistema ultraminiaturizado mucho más simple que los espectrómetros convencionales", dijo el primer autor Zongyin Yang del Cambridge Graphene Center ".Las respuestas individuales que obtenemos de las secciones de nanocables se pueden alimentar directamente a un algoritmo informático para reconstruir el espectro de luz incidente ".
"Cuando toma una fotografía, la información almacenada en píxeles generalmente se limita a solo tres componentes: rojo, verde y azul", dijo el coprimer autor Tom Albrow-Owen. "Con nuestro dispositivo, cada píxel contiene datospuntos de todo el espectro visible, por lo que podemos adquirir información detallada mucho más allá de los colores que nuestros ojos pueden percibir. Esto nos puede decir, por ejemplo, sobre los procesos químicos que ocurren en el marco de la imagen ".
"Nuestro enfoque podría permitir una miniaturización sin precedentes de dispositivos espectroscópicos, hasta un punto que podría verlos incorporados directamente en los teléfonos inteligentes, llevando potentes tecnologías analíticas del laboratorio a la palma de nuestras manos", dijo el Dr. Tawfique Hasan, quien dirigió el estudio.
Uno de los usos potenciales más prometedores del nanocable podría ser en biología. Dado que el dispositivo es tan pequeño, puede obtener imágenes de células individuales directamente sin la necesidad de un microscopio. Y a diferencia de otras técnicas de bioimagen, la información obtenida por el espectrómetro de nanocablescontiene un análisis detallado de la huella química de cada píxel.
Los investigadores esperan que la plataforma que han creado pueda conducir a una generación completamente nueva de espectrómetros ultracompactos que trabajen desde el rango ultravioleta al infrarrojo. Dichas tecnologías podrían utilizarse para una amplia gama de aplicaciones de consumo, investigación e industriales, incluidasen sistemas de laboratorio en un chip, implantes biológicos y dispositivos portátiles inteligentes.
El equipo de Cambridge ha presentado una patente sobre la tecnología y espera ver aplicaciones de la vida real en los próximos cinco años.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :