Des scientifiques de l’Institut d’ingénierie laser de l’Université d’Osaka ont créé un prototype de système de spectroscopie optique térahertz avec une zone de détection équivalente à la part transversale de seulement cinq cheveux humains. En mesurant le décalage de la longueur d’onde de transmission maximale d’une resource de rayonnement térahertz, la focus de contaminants dissous même à l’état de trace dans une minuscule goutte d’eau peut être mesurée. Ces travaux pourraient déboucher sur des capteurs portables pour des purposes telles que la détection précoce de maladies, le développement de médicaments et la surveillance de la air pollution de l’eau.
La technologie des laboratoires sur puce est un domaine de recherche passionnant. La possibilité de tester des échantillons de sufferers au chevet du individual ou de surveiller la qualité de l’eau sur le terrain, avec un dispositif de surveillance moveable est très attrayante. Cependant, il peut être difficile d’obtenir une forte sensibilité à la focus des analytes cibles d’intérêt, en particulier lorsque les échantillons sont constitués de très petits volumes de liquide.
Maintenant, une équipe de chercheurs de l’Université d’Osaka a utilisé une resource de rayonnement térahertz special dans une puce microfluidique contenant une structure métamatérielle pour quantifier la quantité de traces de contamination dans l’eau. “En utilisant ce système de laboratoire sur puce, nous avons pu détecter des changements infimes dans la focus de traces d’éthanol, de glucose ou de minéraux dans l’eau en mesurant le décalage des fréquences de résonance”, a déclaré le leading auteur Kazunori Serita.
Le “I-structure” consiste en une bande métallique avec un espace de taille micrométrique pris en sandwich par d’autres bandes métalliques. Il est périodiquement disposé en une rangée de cinq unités, qui formaient une sorte de « méta-atome », dans lequel le pic de transmission optique variait en fonction de la présence de traces de contamination par des molécules dissoutes. Cet appareil est une software de la technologie de resource ponctuelle térahertz précédemment développée à l’Université d’Osaka. Une minuscule source de lumière térahertz a été générée par la tache d’irradiation d’un faisceau laser à impulsion femtoseconde qui induit un manner de champ électrique étroitement confiné dans les régions d’espacement. Il modifie ensuite la fréquence de résonance lorsqu’un microcanal fabriqué dans l’espace entre les bandes métalliques est rempli de la resolution d’échantillon.
“Nous avons réussi à détecter seulement 472 attomoles de solutés dans des solutions avec des volumes inférieurs à 100 picolitres, ce qui est un ordre de grandeur supérieur aux puces microfluidiques existantes”, a déclaré l’auteur principal Masayoshi Tonouchi. Ces travaux peuvent conduire à des améliorations significatives de la détection transportable, tant en termes de sensibilité que de quantité de liquide nécessaire.