Laserowy chip do analiz cieczy

Zastosowanie zminiaturyzowanej technologii laserowej umożliwiło naukowcom z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu opracowanie detektora umieszczonego na chipie, który służy analizie cieczy.

Wiązki laserowe są wchłaniane przez różne cząsteczki. Są one niewidoczne, ale zarazem doskonale nadają się do analizy cieczy i gazów, w tym do pomiaru stężenia tlenu we krwi. Badacze z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu zminiaturyzowali proces wchłaniania wiązek laserowych, co umożliwiło pracę nad prototypem nowego rodzaju czujnika.

Proste lasery półprzewodnikowe, takie jak dobrze znany czerwony rubinowy laser, składają się tylko z jednego materiału. Natomiast kwantowe lasery kaskadowe są wykonane z całkowicie zoptymalizowanego układu warstw różnych materiałów. Wiedeńscy naukowcy opracowali metodę pozwalającą na utworzenie lasera i detektora w tym samym czasie, w jednym układzie, w taki sposób, aby długości fal lasera doskonale pasowały do długości fali, na które czujnik jest wrażliwy. W konwencjonalnych systemach pomiarowych wiązki laserowe są transmitowane poprzez zastosowanie dokładnie rozmieszczonych soczewek. Alternatywą jest stosowanie włókien optycznych, ale zazwyczaj transportują one całe światło wewnątrz, bez oddziaływania na środowisko, a zatem nie mogą być stosowane jako czujniki.

Jednak naukowcy z Wiednia wykorzystali fakt, że światło oddziałuje z elektronami w metalu w bardzo szczególny sposób, tak że światło jest prowadzone na zewnątrz powierzchni złota. W ten sposób może być pochłaniane przez cząsteczki na drodze pomiędzy laserem i detektorem. Układ detektora może być zanurzony w cieczy. Opracowany czujnik badano przy użyciu mieszaniny wody i alkoholu. Stężenie wody może być mierzone z dokładnością 0,06%.

Długość fali może być stale regulowana, dzięki czemu chip z czujnikiem może być szeroko stosowany do analiz chemicznych, biologicznych i medycznych.

(pj)