В основе работы сенсора – оптическое явление, называемое поверхностным плазмонным резонансом. Это происходит, когда электроны, возбуждаемые электромагнитной волной с использованием явления полного внутреннего отражения, оказываются на поверхности тонкой пленки, и это позволяет расшифровать состав жидкости, обнаружить присутствие определенных биомолекул или газовых примесей.
Поверхностный плазмонный резонанс возникает, когда луч света падает на металлическую пленку; значительная часть его отражается, однако небольшая часть света поглощается поверхностными электронами пленки, заставляя её резонировать. Когда пленка находится в контакте с жидкостью, показатель преломления изменяет место в световом спектре и размер поглощенной группы. Добавление на пленку элементов для распознавания позволяет на основании изменения характера отражения и поглощения света получить важную информацию о составе биологического образца.
Явление поверхностного плазмонного резонанса не ново, однако для его полноценного использования в лабораториях обычно использовались достаточно громоздкие установки. Новая разработка позволяет заменить их на обычный смартфон, так как диаметр сердечника датчика составляет 400 мкм, а изготовлен он из многомодового волокна с чувствительным покрытием.
Для создания экспериментального образца Корт Бремер (Kort Bremer) аккуратно снял полимерную оплетку с 10-миллиметрового сегмента оптоволоконного кабеля, очистил его, покрыл серебром, добавил небольшую емкость, в которую необходимо поместить жидкость, и отполировал оба конца кабеля под углом 45 градусов. Затем концы кабеля были присоединены к корпусу смартфона, его вспышке и к камере, на которую была нанесена дифракционная решетка для отделения светового луча в спектре излучения.
В ходе экспериментов чувствительность устройства была протестирована с использованием различных концентраций глицерина, и команда подтвердила, что она была на одном уровне с результатами, которые получаются на использованном ранее оборудовании, с учетом его стоимости и размера.
Бремер, изобретатель и один из создателей гаджета, утверждает:
«У нас есть потенциал для разработки маленького и надежного устройства формата «лаборатория на чипе» для смартфонов. Так, датчики поверхностного плазмонного резонанса могут скоро использоваться повсеместно».
Разработчики отмечают, что гаджет можно объединить с GPS-системой: тогда в случае необходимости смартфон по результатам анализа поможет вам добраться до ближайшей аптеки, больницы или машины скорой помощи.
Читайте также:
