ساخت حسگری با قابلیت شناسایی تک مولکول‌

روش جدیدی برای ساخت حسگرهای شیمیایی ارائه شده است که با استفاده از آن می‌توان تک مولکول‌ها را شناسایی کرد. این روش توسط محققان انگلیسی و فرانسوی ارائه شده است. در این روش آرایه‌ای از نانوساختارها ایجاد می‌شود این آرایه‌ها می‌توانند با قدرت زیادی با پرتو نوری با طول موج مشخص برهمکنش داشته باشند. زمانی که یک مولکول از ماده مورد نظر با این نانوساختار برهمکنش دهد آنگاه خواص نوری سطح آرایه تغییر می‌کند این تغییر به قدری شدید است که می‌تواند سیگنال‌هایی ایجاد کند که با رصد این سیگنال‌ها حضور آن ماده شیمیایی احساس می‌شود.

در این روش از مواد مصنوعی پلاسمونیک استفاده می‌شود که در واقع آرایه‌ای از ساختارهای نازک فلزی هستند این ساختارها به‌نحوی بوده که قادرند با طول موج‌هایی مشخص برهمکنش دهند. در واقع شکل، اندازه و چیدمان این آرایه‌ها به‌نحوی است که می‌توانند موجب بروز رفتار پلاسمونی در فرکانس خاصی شوند. 

پژوهشگران دانشگاه منچستر با همکاری همتایان خود در دانشگاه آیکس مارسلی با استفاده از ساختار طلا و زیرلایه شیشه این آرایه‌ها را ایجاد کردند. هر ساختار ۹۰ نانومتر طول و ۱۰۰ نانومتر عرض دارد که در فاصله ۳۰۰ نانومتری از هم قرار دارند. معمولا هر یک ستون طلا به عنوان یک واحد آرایه محسوب می‌شود اما در برخی نقاط هر دو ستون نیز با هم تشکیل یک واحد را می‌دهند.

این آرایه‌ها به‌نحوی طراحی شده‌اند که نور قرمز را انعکاس نمی‌دهند مگر این که مولکول مورد نظر به آنها برخورد کند، در واقع در اثر برخورد مولکول هدف به نانوساختار طلا، این ساختارها شروع به انعکاس نور قرمز می‌کنند. برای این که بتوان این آرایه ها را به‌گونه‌ای حساس کرد که تنها به حضور یک مولکول خاص حساس باشند، سطح نانوساختارهای طلا را پوشش‌دهی می‌کنند برای این کار با استفاده از ماده‌ای شیمیایی سطح نانوساختار را می‌پوشانند این ماده شیمیایی تنها به مولکول هدف می‌چسبد. هر نانوساختار در یک آرایه دارای ۲۰۰۰ سایت اتصال است.

در این پژوهش محققان آرایه را به‌نحوی طراحی کردند که بتواند به استارپ‌اویدین حساس باشد. نتایج نشان داد که در اثر حضور مقادیر بسیار کم از این ماده به مدت چند دقیقه، شناساگرها پیک تندی را ایجاد کردند. حساسیت این دستگاه به‌قدری است که وجود یک تا چهار مولکول از این ماده را می‌تواند شناسایی کند.