Nanoantennen-Arrays versorgen eine neue Generation von fluoreszenzbasierten Sensoren

Anonim

Forscher der Universitäten Bristol und Bedfordshire haben in Zusammenarbeit mit dem multinationalen Unternehmen ABB eine Reihe von plasmonischen Nanoantennen-Arrays entwickelt und getestet, die zur Entwicklung einer neuen Generation ultrasensitiver und kostengünstiger Fluoreszenzsensoren führen könnten, die zur Überwachung verwendet werden könnten Wasserqualität.

Die von Dr. Neciah Dorh während seiner Doktorarbeit an der Universität von Bristol entworfenen und getesteten Arrays bestehen aus Aluminium-Nanostäbchen, die vom kommerziellen Partner Kelvin Nanotechnologies mittels Elektronenstrahl-Lithografie hergestellt wurden. Die Nanostäbe, 50 nm breit und 158 nm lang, wurden entwickelt, um die Fluoreszenzemission einer Reihe von Verunreinigungen in Wasser wie Diesel oder Tryptophan in Resonanz zu verstärken.

Die Arbeit, die in Applied Optics veröffentlicht wurde, zeigt eine sechsfache Zunahme der gemessenen Fluoreszenzemission eines Farbstoffs. Die Forschung zeigt auch, dass durch richtiges Entwerfen des Arrayelementabstands eine stark gerichtete Fluoreszenzemission erhalten werden kann, die es ermöglichen würde, hochintegrierte Multiwellenlängensensoren zu entwerfen.

Die Arbeit wurde in der Arbeitsgruppe von Professor Martin Cryan durchgeführt, die Teil der Photonics Research Group in der Abteilung für Elektrotechnik und Elektronik ist.

Das Projekt war eine Zusammenarbeit mit Dr. Andrei Sarua von der School of Physics in Bristol und Dr. Tahmina Ajmal von der University of Bedfordshire, der zuvor am Aquatest-Projekt in Bristol gearbeitet hatte.

Gemeinsam entwickelten sie einen Prototyp eines kostengünstigen LED-basierten Sensorsystems, das sie zu einem handgehaltenen vor Ort einsetzbaren System für die Überwachung der Wasserqualität weiterentwickeln wollen.

Martin Cryan, Professor für Angewandte Elektromagnetik und Photonik in der Abteilung für Elektrotechnik und Elektronik an der Universität von Bristol und Co-Autor des Artikels, sagte: "Die Nanoantennen-Arrays, die durch kostengünstigere Produktionstechniken wie Nanoimprint-Lithographie hergestellt werden können, kann zu einer erheblichen Verbesserung der Empfindlichkeit führen, so dass Laborqualitätsmessungen vor Ort durchgeführt werden können. Dies würde den Einsatz von drahtlosen Remote-Sensornetzwerken zur frühzeitigen Warnung vor Verschmutzung oder zur kontinuierlichen Überwachung der Wasserqualität in sensiblen Umgebungen ermöglichen. "

Dr. Dorh, heute Fellow des QTEC-Programms in Bristol, hat das Start-up FluoretiQ mitbegründet, das quantenverstärkte Fluoreszenzsensoren entwickelt, mit deren Hilfe Bakterien innerhalb von Minuten statt Tagen identifiziert werden können.

Professor Cryans Gruppe entwickelt Systeme, die die Kraft von Nanoantennen mit quantenverstärkten Sensoren kombinieren können, um weitere Empfindlichkeitsverbesserungen zu erzeugen.

menu
menu