استفاده از الیاف نوری برای حوزه حسگری

الیاف نوری تقویت شده با نانوذرات ابزار مناسبی برای شناسایی ترکیبات مختلف است. این فناوری با چالش‌هایی روبرو است که محققان برای هر یک راهکاری را ارائه کرده‌اند. به نظر می‌رسد که این فناوری بتواند در پزشکی و محیط زیست مورد استفاده قرار گیرد.

محققان الیاف نوری ساختند که می‌تواند هر چیزی در مسیر خود را شناسایی کند. این الیاف با غوطه‌ور شدن در یک محیط، در صورت وجود ماده مورد نظر در آن محیط و برهمکنش آن با نور، می‌تواند آن ماده را شناسایی کند. این الیاف کاربرد وسیعی در پزشکی دارند؛ همچنین از آنها می‌توان در صنعت نفت و گاز استفاده کرد.
محققان به تازگی دریافتهاند که می‌توان از نانوذرات فلزی در این الیاف، برای شناسایی غیرتهاجمی استفاده کرد به این شکل که نور موجب بروز رفتار رزونانس پلاسمون سطحی شده که این پلاسمون در حضور ماده‌ای دیگر تغییر می‌کند. یکی از مشکلات این روش، اتصال نانوذرات فلزی به سطح شیشه است؛ چرا که ضریب بسط حرارتی آنها با هم تفاوت دارد.
شرکت مستر باند (Master Bond) برای اتصال بهتر این نانوذرات به الیاف نوری چسب ویژه‌ای ارائه کرده است. نانوذرات با استفاده از این چسب به سطح خارجی الیاف نوری متصل شده و نور می‌تواند موجب برانگیختن آنها شده و در نهایت رفتار پلاسمونیک نانوذرات مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این راهبرد می‌توان برای ساخت پیمایشگر نوری حساس استفاده کرد. این الیاف تنها قادر به حسگری درصد کمی از آنالیت‌های محیط اطراف هستند.
محققان مؤسسه لایبنیتز راهکار دیگری ارائه کردند. آنها الیاف دارای هسته‌ای از جنس ذرات سیلیکا را که نانوذرات به سطح خارجی هسته متصل است را مورد استفاده قرار دادند. این ساختار از کانال‌هایی برخوردار است که کارایی الیاف حاوی نانوذرات را در فرآیند حسگری افزایش می‌دهد.
محققان سطح داخلی کانال‌ها را نیز به صورت شیمیایی عامل‌دار کرده و نانوکره‌های طلا به قطر 34 نانومتر را در آن قرار دادند. نتایج نشان داد که دانسیته نانوذرات در این الیاف کاملاً یکنواخت بود.
محققان برای بررسی کارایی الیاف، دانسیته نانوذرات را در آن تغییر داده و نقش دانسیته را در عملکرد الیاف مشخص کردند. یکی از نتایج افزایش دانسیته نانوذرات، تعامل و برهمکنش آنها با هم بود؛ در واقع علاوه بر برهمکنش با آنالیت، با یکدیگر نیز تعامل داشتند.
اندازه‌گیری حساسیت ضریب شکست نشان داد که با افزایش ضریب شکست، طول موج طیف LSPR جابه‌جایی جدی در طول موج‌های بلند نشان می‌دهد.
محققان علاقه‌مند هستند تا این روش زیست‌آنالیزی غیرتهاجمی را در تشخیص پزشکی و علم محیط زیست مورد استفاده قرار دهند.