Chip Penginderaan Kimia Mendekati Batas Kuantum
Peneliti University at Buffalo melaporkan kemajuan chip penginderaan kimia yang dapat menghasilkan perangkat genggam yang mendeteksi jejak bahan kimia — mulai dari obat-obatan terlarang hingga polusi — secepat alat penghisap napas mengidentifikasi alkohol.
Chip tersebut juga dapat digunakan dalam pemantauan keamanan pangan, antipemalsuan, dan bidang lain tempat bahan kimia jejak dianalisis.
Pekerjaan ini dibangun berdasarkan penelitian sebelumnya oleh laboratorium Profesor Qiaoqiang Gan yang melibatkan pembuatan chip yang menjebak cahaya di tepi nanopartikel emas dan perak. Ketika molekul biologis atau kimia mendarat di permukaan chip, beberapa cahaya yang ditangkap berinteraksi dengan molekul dan "tersebar" menjadi cahaya energi baru. Efek ini terjadi dalam pola yang dapat dikenali yang bertindak sebagai sidik jari molekul kimia atau biologi, mengungkapkan informasi tentang senyawa apa yang ada.
Karena semua bahan kimia memiliki tanda hamburan cahaya yang unik, teknologi ini pada akhirnya dapat diintegrasikan ke dalam perangkat genggam untuk mendeteksi obat dalam darah, napas, urin, dan sampel biologis lainnya. Itu juga dapat dimasukkan ke dalam perangkat lain untuk mengidentifikasi bahan kimia di udara atau dari air, serta permukaan lainnya. Metode penginderaan disebut spektroskopi Raman yang disempurnakan permukaan (SERS).
Meskipun efektif, chip yang dibuat oleh grup Gan sebelumnya tidak seragam dalam desainnya. Karena jarak emas dan perak tidak merata, itu bisa membuat molekul yang tersebar sulit untuk diidentifikasi, terutama jika mereka muncul di lokasi chip yang berbeda. Gan dan tim peneliti telah bekerja untuk memperbaiki kekurangan ini.
Tim menggunakan empat molekul (BZT, 4-MBA, BPT, dan TPT), masing-masing dengan panjang yang berbeda, dalam proses fabrikasi untuk mengontrol ukuran celah antara nanopartikel emas dan perak. Proses fabrikasi yang diperbarui didasarkan pada dua teknik, deposisi lapisan atom dan lapisan tunggal rakitan sendiri, yang bertentangan dengan metode yang lebih umum dan mahal untuk chip SERS, litografi berkas elektron.
Hasilnya adalah chip SERS dengan keseragaman yang sangat baik yang relatif murah untuk diproduksi. Lebih penting lagi, ini mendekati kemampuan penginderaan batas kuantum, kata Gan — tantangan untuk chip SERS konvensional.
