De snittede "H" -strukturene fungerer som koblede antenner og kan oppdage stoffer på overflaten som et sensorelement. Bilde: University of Stuttgart
Lese høyt Med et spesielt sensormateriale i kontaktlinser ønsker Stuttgart forskere å bestemme blodsukkernivået til diabetespasienter på tårevæsken. Mengden sukkerstoff glukose endrer de optiske egenskapene til såkalte metamaterialer som føres inn i kontaktlinsen. En svak laser kunne lese informasjonen fra kontaktlinsen, forklarer Martin Mesch fra University of Stuttgart, som så langt har undersøkt måleprinsippet i en forenklet form på laboratoriet. Disse metamaterialene er en ny klasse av forbindelser som ikke finnes i naturen. De er hovedsakelig produsert av prosesser lånt fra halvlederproduksjon. Som sensormateriale kan de brukes til å måle biomolekyler som proteiner, sukker og DNA. For å produsere metamaterialet, belagte forskerne et glassunderlag med et 30 nanometer (milliondeler av en millimeter) tykt gulllag. I dette laget kuttet de med en ionestråle bokstaven "H", hvis tverrgående linje? -? Imidlertid er det skilt fra de to sidelinjene. Den tverrgående linjen har en lengde på 400 nanometer. De skapte 15 000 slike strukturer på et kvadrat med en tidels tomme av kantlengden. De tre linjene i hver? H? fungerer som koblede antenner. Lys som oppstår på denne metamaterialstrukturen reflekteres i forskjellige grader avhengig av bølgelengden.

Ved en viss bølgelengde er det en såkalt resonans: Her reflekteres spesielt mye lys fra den innkommende strålen. Denne spesielt smale resonansetoppen er nå avgjørende for sensorfunksjonen. Stoffer på overflaten endrer de optiske egenskapene og beveger dette resonanspunktet lett. Fra dette avviket kan forskerne konkludere med den eksisterende stoffmengden.

På laboratoriet helte Mesch og kollegene først en glukoseløsning på sensorbrikken og bekreftet måleprinsippet. I prinsippet kan det brukes til å bestemme biologiske stoffer i tårevæsken. En slik sensor er imidlertid ikke selektiv enda: den måler superposisjonen av alle stoffer i riven eller i andre kroppslige væsker.

Ved å bruke en spesiell teknikk ønsker forskerne derfor å gjøre sensoren følsom for spesifikke biomolekyler ved å feste en slags gripearm for disse molekylene til gulloverflaten. Forbindelsen til gullet er i utgangspunktet via en hydrogensulfidgruppe. På denne dokken forskerne som en spacer polyetylenglykol. Dette blir fulgt av et molekyl som spesielt liker å assosiere seg med målsubstansen som skal måles, og til en viss grad plukker den ut av væsken. I sine eksperimenter, for eksempel, tar forskerne biomolekylparet biotin? i sensorens gripearm? og proteinet streptavidin i løsningen. utstilling

I praktiske applikasjoner vil metamaterialsensoren konkurrere med andre sensorprinsipper, for eksempel halvledersensorer eller elektrokjemiske sensorer. "Det er definitivt interessant å ha et utvalg sensorer, " sier Mesch. Da kan man velge den best egnede sensoren for alle applikasjoner.

Martin Mesch (University of Stuttgart) et al .: Nanoletters, DOI: 10.1021 / nl902621dWorking Group of Martin Mesch, Harald Giessen Martin Schäfer (støttet av Competence Network Optical Technologies i Baden-Württemberg, Photonics BW)

© science.de

Anbefalt Redaksjonens