Наноантенны для выявления специфичных злокачественных опухолей

Наноантенны для выявления специфичных для злокачественных опухолей

Применение энергии света в наноразмерных объёмах требует инновационных инженерных подходов, чтобы получить возможность преодоления фундаментального барьера — «дифракционной границы». Однако исследователям университета Иллинойса удалось преодолеть пограничный ограничитель, путём разработки уникальных наноантенн. Эти антенны упаковывают энергию, получаемую от источников света (например, от светодиодов) в частицы нанометровых диаметров, что позволяет обнаруживать отдельные биомолекулы, катализировать химические реакции и генерировать фотоны с желательными свойствами для квантовых вычислений.

Спектрально настраиваемое усиление поглощения

Полученные результаты, отмеченные широким спектром применений, включающие лучшие инструменты диагностики злокачественных опухолей, публикует издание «Nano Letters». Рецензируемый журнал, издаваемый Американским химическим обществом, представил материал в статье под названием «Спектрально настраиваемое усиление поглощения с помощью микрорезонатора».

Чтобы создать устройство, способное преодолеть дифракционную границу, учёные соединили фотонные кристаллы с плазмонной наноантенной, представляющей инновационный подход в этой области. Фотонные кристаллы служат приёмниками света и фокусируют энергию в электромагнитное поле. Это поле в сотни раз больше, чем полученное от исходного источника света, такого как светодиод или лазер.

Наноантенны поглощают энергию электромагнитного поля, когда «настроены» на одну и ту же длину волны, и концентрируют энергию в меньшем объёме, который ещё на два порядка больше интенсивности. Энергетическая обратная связь между фотонным кристаллом и наноантенной, именуемая «резонансная гибридная связь», может наблюдаться по результатам воздействия на спектр отражённого и прошедшего света.

Получение совместной связи между двумя вещами вызвало интерес учёных, так как ранее этого эффекта никогда не достигали. Это универсальная концепция, которую физики впервые продемонстрировали экспериментально. Для достижения результата команда физиков тщательно контролировала плотность наноантенн, чтобы максимизировать эффективность сбора энергии.

Метод настройки и распределения наноантенн

Специалисты также разработали метод, позволяющий наноантеннам равномерно распределяться на поверхности фотонного кристалла. Благодаря разработанной методике, антенна настраивается на оптическую резонансную длину волны фотонного кристалла в соответствии с длиной волны поглощения наноантенн.

Новый метод сопряжения может также изменить стратегию диагностики опухолей. Одним из применений является использование наночастиц золота в качестве наноантенны, по размерам не намного больше биомолекул ДНК.

В этом случае обратная связь обеспечивает способ идентификации биомаркера, уникального для определенного типа повреждённой клетки. Поэтому предполагается связать метод резонансного гибридного соединения с новыми биохимическими методами выявления специфичных для злокачественных опухолей молекул РНК и ДНК.


При помощи информации: Illinois