Ученые МФТИ: чувствительность биосенсоров поднимется в разы - Поиск - новости науки и техники
Поиск - новости науки и техники

Ученые МФТИ: чувствительность биосенсоров поднимется в разы

28.01.2020

Новая разработка ученых МФТИ, возможно, изменит весь мир гаджетов. До недавнего времени встраивать биосенсоры в смартфон, умные часы и другие бытовые приборы было проблематично из-за их низкой чувствительности и высокой стоимости. Сотрудники Физтеха предложили принципиально новую конструкцию биосенсора, дающую возможность повысить его чувствительность и снизить стоимость. Статья ученых об их разработке анонсирована на обложке январского выпуска научного журнала Sensors.

Биосенсор – это электрохимический датчик, позволяющий в реальном времени определять состав биологических жидкостей. Сегодня эти устройства массово применяются лишь в приборах для моментального измерения уровня глюкозы в крови. Футурологи, правда, прогнозируют, что совсем скоро бытовые электронные приборы, анализирующие при помощи биосенсоров состав пота, слюны, глазной жидкости и других выделений, смогут идентифицировать личность, делать медицинские анализы, ставить диагнозы, непрерывно контролировать состояние здоровья и составлять оптимальный рацион питания для конкретного человека в зависимости от состояния его организма.

Но нынешняя стоимость биосенсоров  и их низкая чувствительность не позволяет всерьез говорить о массовом применении. Группа ученых Физтеха предложила принципиально новую конструкцию биосенсора, обещающую повышение его чувствительности и снижение стоимости. То и другое — во много раз.

“Традиционный биосенсор состоит из кольцевого резонатора и волновода, расположенного в одной плоскости с резонатором, — рассказывает автор идеи опубликованной работы, студент магистратуры МФТИ и сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники Кирилл Воронин. — Мы решили попробовать разнести эти два элемента, поместить их в разные плоскости, расположить колечко над волноводом”.

Двухъярусная конструкция биосенсора оказалась более сложной для изготовления в единичных экспериментальных экземплярах, но более дешевой при массовом производстве на заводах микроэлектроники, где все технологические процессы ориентированы как раз на послойное размещение активных элементов. А главное, предложенная объемная конструкция биосенсора позволяет добиться от него во много раз большей чувствительности.

В предложенной учеными новой компоновке биосенсора вся его оптическая часть —  источник и детектор излучения – располагается внутри диэлектрика. Снаружи же остается только чувствительная зона конструкции – золотое колечко диаметром несколько десятков микрометров и толщиной несколько десятков нанометров (см. рисунок).

Устройство биосенсора. Волновод находится внутри диэлектрика. Резонатор в виде кольцевого волновода расположен вне подложки, на границе с исследуемой биологической жидкостью. При изменении ее показателя преломления возникает смещение резонансной кривой.

По оценке директора Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ Валентина Волкова, для создания промышленного образца на основе предложенной технологии понадобится около трех лет.

Рисунок: пресс-служба МФТИ

Нет комментариев

Загрузка...
Новости СМИ2