Специалисты Университета ИТМО создали оптические микрорезонаторы, способные не только удерживать свет, но и самостоятельно излучать его. Миниатюрные сферы диаметром пять микрометров — примерно в десять раз тоньше человеческого волоса — могут стать основой для компактных лазеров, биосенсоров и защитных меток, используемых при маркировке ювелирных украшений.
Существующие аналоги в большинстве своем нуждаются во внешнем источнике — мощном лазере, без которого работать не могут. Кроме того, материалы таких резонаторов нередко токсичны для живых тканей, из-за чего их нельзя применять в медицинской сфере.
В качестве основы авторы использовали обычные полистирольные микросферы, покрыв их люминофорами двух видов: нанокристаллами на основе серебра, индия и серы, а также углеродными точками. Поверх исследователи нанесли еще два слоя: полимер, выполняющий роль изолятора и защищающий кристаллы от тушения золотом, и наночастицы золота, действующие наподобие антенны, которая усиливает излучаемый свет.
В результате получен материал, который повышает чувствительность рамановской спектроскопии — метода, применяемого для анализа смесей, — более чем в 10 тысяч раз. Это дает возможность регистрировать предельно низкие концентрации целевых молекул даже в сложных образцах: крови, воде, продуктах нефтепереработки.
«В будущем мы планируем совместить проведенные ранее исследования и на основе этих результатов создать структуру типа «лаборатория на чипе» с возможностью параллельного детектирования. Также мы проанализируем устойчивость гибридных структур в жидких средах, их отклик на сложные мультикомпонентные пробы, определим пределы обнаружения и избирательность на модельных соединениях для различных архитектур микросфер», — рассказал руководитель проекта, завлабораторией Международного научно-образовательного центра физики наноструктур Университета ИТМО Кирилл Богданов.
Больше о технологии можно узнать в эксклюзивном материале «Известий»:
Сфера сияния: светящиеся биочипы выявят болезни по следам молекул