Nuevo sensor de grafeno para detectar agentes patógenos en los alimentos
El diseño se basa en láminas de grafeno, que consisten en cristales bidimensionales de carbono de un átomo de espesor, que pueden ajustarse fácilmente para la detección de diferentes sustancias.
Investigadores de la Universidad de Jillian, en China, diseñaron un sensor a partir de grafeno que puede detectar simultáneamente múltiples sustancias, como bacterias peligrosas y otros agentes patógenos. Además de la seguridad alimentaria, el nuevo diseño puede mejorar la detección de gases y productos químicos para una amplia gama de otras aplicaciones, según un estudio publicado en la revista Optical Materials Express.
Las excelentes propiedades ópticas y electrónicas del grafeno hacen que sea utilizado en sensores que utilizan ondas electromagnéticas conocidas como plasmas que se propagan a lo largo de la superficie de un material conductor en respuesta a la exposición a la luz. Una sustancia puede ser detectada midiendo cómo se cambia el índice de refracción del sensor cuando una sustancia de interés está cerca de la superficie del grafeno.
Los investigadores aprovecharon las propiedades únicas del grafeno para crear sensores y materiales para una amplia gama de aplicaciones en los últimos años. Sin embargo, pocos esfuerzos de investigación anteriores han demostrado sensores de grafeno sensibles que funcionan con las longitudes de onda infrarrojas necesarias para detectar bacterias y biomoléculas.
Comparado con metales como el oro y la plata, el grafeno exhibe ondas de plasmón más fuertes con distancias de propagación más largas. Además, la longitud de onda a la que responde el grafeno se puede cambiar aplicando un voltaje de polarización en lugar de recrear todo el dispositivo. Estas propiedades hacen que el grafeno sea atractivo para tales aplicaciones de detección y de hecho, ha habido muchos equipos trabajando en esta área. Sin embargo, pocos esfuerzos de investigación anteriores han demostrado sensores de grafeno sensibles que funcionan con las longitudes de onda infrarrojas necesarias para detectar bacterias y biomoléculas.
Para el nuevo sensor, los investigadores utilizaron cálculos teóricos y simulaciones para diseñar una serie de discos de grafeno a nanoescala, cada uno con un orificio descentrado. El sensor incluye capas de gel de iones y silicio que se pueden usar para aplicar un voltaje para ajustar las propiedades del grafeno para la detección de varias sustancias.
