Perangkat Berbasis Grafena untuk Biosensor Ultrasensitif
Biosensor ultrasensitif untuk menyelidiki struktur protein dapat sangat meningkatkan kedalaman diagnosis untuk berbagai macam penyakit yang meluas ke manusia dan hewan. Ini termasuk penyakit Alzheimer, Penyakit Wasting Kronis, dan penyakit sapi gila — gangguan yang berhubungan dengan kesalahan lipatan protein. Biosensor semacam itu juga dapat mengarah pada peningkatan teknologi untuk mengembangkan senyawa farmasi baru.
Grafena, bahan yang terbuat dari satu lapisan atom karbon, ditemukan lebih dari satu dekade lalu. Ini telah memikat para peneliti dengan berbagai sifat luar biasa yang telah ditemukan kegunaannya dalam banyak aplikasi baru, termasuk menciptakan sensor yang lebih baik untuk mendeteksi penyakit. Upaya signifikan telah dilakukan untuk meningkatkan biosensor menggunakan graphene, tetapi tantangannya ada dengan ketebalan atom tunggal yang luar biasa. Ini berarti ia tidak berinteraksi secara efisien dengan cahaya ketika disinari melaluinya. Penyerapan cahaya dan konversi ke medan listrik lokal sangat penting untuk mendeteksi sejumlah kecil molekul ketika mendiagnosis penyakit. Penelitian sebelumnya yang menggunakan struktur nano graphene serupa hanya menunjukkan tingkat penyerapan cahaya kurang dari 10 persen.
Para peneliti telah menggabungkan graphene dengan pita logam emas berukuran nano. Menggunakan selotip dan teknik nanofabrication yang disebut "pengupasan template", mereka mampu menciptakan permukaan lapisan dasar yang sangat datar untuk graphene. Energi cahaya kemudian digunakan untuk menghasilkan gerakan sloshing elektron dalam graphene, yang disebut plasmon, yang seperti riak atau gelombang menyebar melalui lautan elektron. Demikian pula, gelombang ini dapat membangun intensitas gelombang pasang raksasa dari medan listrik lokal.
Dengan menyinari perangkat lapisan graphene setebal atom tunggal, gelombang plasmon dibuat dengan efisiensi yang belum pernah terjadi sebelumnya pada penyerapan cahaya 94 persen yang hampir sempurna ke dalam gelombang pasang medan listrik. Ketika molekul protein dimasukkan di antara pita graphene dan logam, energi yang cukup dimanfaatkan untuk melihat lapisan tunggal molekul protein.
