محققان دانشگاه کالیفرنیا موفق به ساخت ابزاری بسیار کوچک و حساس شدند که قادر است نشانگرهای بیماری، مواد سمی و مواد منفجره را شناسایی کند.
استفاده از نانوذرات برای شناسایی بیماری، مواد منفجره و مواد سمی
مقاله‌ای با عنوان « Exceptional points in three-dimensional plasmonic nanostructures» توسط محققان دانشگاه کالیفرنیا در نشریه Physical Review B به چاپ رسیده است که در آن با استفاده از نانوذرات پلاسمونیک، ابزار حسگری ساخته شده است. این گروه نشان دادند که می‌توان از این ابزار برای تشخیص بیماری استفاده کرد. البته کاربرد این حسگر تنها به بخش درمان محدود نیست به طوری که می‌تواند مقادیر بسیار کم از مواد سمی یا منفجره را نیز شناسایی کند. مزیت اصلی این نانوحسگر، حساسیت بالای آن است. یکی از مزیت‌های این حسگر آن است که به صورت قابل حمل است. در این حسگرها از تکین‌هایی نظیر نقاط استثنایی استفاده شده است که به دلیل امکان پاسخ‌دهی بزرگ به محرک‌های کوچک، از اصول بنیادی در فیزیک هستند. کانت می‌گوید: « تکین‌ها زمانی اتفاق می‌افتند که یک کمیت تعریف نشده باشد همانند دانسیته در مرکز یک سیاه‌چاله. نقاط استثنایی زمانی اتفاق می‌افتند که دو موج منحط شوند.»
بسیاری از محققان سعی دارند تا از نقاط استثنایی در ساخت حسگر استفاده کنند. نانوحسگرها براساس پدیده‌ای به نام شکاف فرکانسی ساخته می شوند، به این معنا که وجود ماده هدف موجب اختلال در انحطاط میان دو فرکانس می شود.
در نانوحسگرهای مبتنی بر نقطه استثنایی، فرکانس رزونانس بسیار سریع‌تر از نانوحسگرهای رایج شکافته می‌شود که این موضوع منجر به افزایش قابلیت شناسایی می شود. برای ساخت این حسگر از نانوذرات پلاسمونیک سه بعدی استفاده شده است. بوباکار کانت از محققان این پروژه می‌گوید: «برای ساخت این حسگر از فیزیک جدیدی استفاده شده که بر فناوری پلاسمونیک رایج که در حسگری استفاده می‌شود، برتری دارد.»
با ترکیب نقطه استثنایی و پلاسمونیک، محققان اقدام به طراحی نانوحسگری کردند که از حساسیت بالاتری برخوردار بوده و در عین حال بسیار حساس است.
کودیگالا از محققان این پروژه می‌گوید: « ما معتقدیم که طراحی چنین نانوحسگری نه تنها نیازمند بهبود تدریجی ادوات موجود است بلکه یک دستاورد مفهومی نیز قلمداد می شود. به همین دلیل است که ما نانوحسگرهای مبتنی بر نقطه استثنایی را برای تحقیقات انتخاب کرده‌ایم.»
این گروه هم به صورت محاسباتی و مدل‌سازی این نانوحسگر را طراحی کرده‌اند و هم آن را روی یک تراشه ساخته‌اند.
