استفاده از پلاسمون سطحی برای تشخیص تک مولکول‌ها

گرافن یکی از آلوتروپ‌های کربن است که از آن به عنوان ماده اولیه برای ساخت ادوات پلاسمونیک جدید استفاده می‌شود. ادوات پلاسمونیکی که قابلیت شناسایی تک مولکول‌ها را دارند؛ بنابراین می‌توان از این فناوری برای تولید حسگر تشخیص مواد شیمیایی و دیگر مواد آلی استفاده کرد.
پلاسمون‌ها شبه موادی هستند که از آن‌ها می‌توان در فناوری‌های مختلف استفاده کرد. در مواد جامد، نوسانات الکترون در سطح ماده عامل بروز پلاسمونیک است. این پلاسمون‌ها می‌توانند با امواج الکترومغناطیس برهمکنش دهند که این موضوع برای دانشمندان بسیار جالب توجه است. از این پدیده می‌توان در الکترونیک و اپتیک استفاده کرد. در صورتی که این پدیده مورد استفاده قرار گیرد، می‌توان دستگاهی ساخت که امکان تشخیص تک مولکول‌ها را داشته باشد؛ حتی اگر مولکول مورد نظر کوچکتر از طول موج نور مرئی باشد. پس می‌توان با این روش فراتر از محدوده پراش رفت.
استفاده از پلاسمون در فلزات چندان مفید نیست؛ چرا که انرژی آن به سرعت تضعیف می‌شود. دلیل این امر، مقاومت فلز است. به همین دلیل محققان به دنبال یافتن جایگزینی برای ساخت حسگرهای پلاسمونیک هستند. 

محققان آزمایشگاه طیف‌سنجی نانوساختار با استفاده از محاسبات اقدام به بررسی معادله مکانیک کوانتومی این ماده کردند.  آن‌ها به حل این معادله پرداختند و در نهایت مدل کوانتومی برای پیش بینی رفتار پلاسمونیک گرافن ارائه کردند. نتایج این محاسبات منجر به ساخت دیود نشر پلاسمون سطحی (SPED) شد؛ ابزاری که با استفاده از گرافن ساخته می‌شود.
این ابزار شبیه لیزر بوده و قادر به تولید پرتوهای همگراست. در این دستگاه ذرات با استفاده از پلاسمون سطحی نشر دارند، در حالی که در لیزر فوتون‌ تولید می‌شود. در واقع تفاوت لیزر و SPED در این است که اولی فوتون و دومی پلاسمون تولید می‌کند.
محققان این پروژه نشان دادند که SPED می‌تواند ابزار مناسبی برای شناسایی تک مولکول‌ها باشد. چنین حسگری مولکول‌های آلی را به سادگی تشخیص می‌دهد.