Sincronizzazione degli elettroni per sensori
La risonanza plasmonica superficiale (SPR) è uno strumento di biorilevamento relativamente nuovo che consente di misurare in tempo reale le interazioni biomolecolari senza l'uso di etichette o coloranti. La risonanza riguarda le oscillazioni sincronizzate degli elettroni liberi (plasmoni di superficie) alla frequenza di oscillazione naturale stimolata dalla luce alla stessa frequenza di risonanza (naturale). Tale risonanza dà origine all'assorbimento della luce. Modificando l'angolo di incidenza e altri parametri, è possibile ottenere importanti informazioni sui cambiamenti molecolari quali quelli che si verificano quando una molecola si lega a un'altra. La manipolazione di atomi e molecole permette il controllo della nanostruttura (struttura su scala molto, molto piccola) dei materiali. Gli scienziati si fondano sul concetto della SPR, un fenomeno ottico, combinando elementi magneto-ottici (MO) e plasmonici. I nuovi materiali con funzionalità adattata in nanoscala consentiranno la regolazione attiva della risposta ottica con un campo magnetico applicato, cosa che non è possibile con i materiali tradizionali. Il progetto Nanomagma ("Nanostructured active magneto-plasmonic materials"), finanziato dall'UE, ha dato agli scienziati l'opportunità di studiare l'accoppiamento tra proprietà magnetiche, plasmoniche e ottiche. Per ampliare gli obiettivi della ricerca, il consorzio ha sviluppato strumenti teorici per la modellazione magneto-plasmonica (MP) e un microscopio ottico in grado di funzionare nei campi magnetici. Hanno creato nuove strutture MP con un notevole incremento dell'attività MO se associate alla SPR indotta. Grazie alla migliore comprensione dell'accoppiamento, i ricercatori hanno progettato e sviluppato due nuovi biosensori SPR con elementi MO. I prototipi di biosensore di risonanza magneto-plasmonica superficiale hanno mostrato un miglioramento nell'attività di rilevamento dei gas e di biorilevamento. Gli scienziati hanno inoltre individuato applicazioni alle lunghezze d'onda delle telecomunicazioni per i circuiti fotonici integrati. Si prevede che i sensori avranno un notevole impatto sulla salute e la sicurezza degli alimenti. Le unità portatili consentiranno una valutazione su campo economica e rapida della qualità dei cibi prima che vengano cucinati, ad esempio nelle scuole e negli ospedali. Le applicazioni fotoniche si riveleranno particolarmente importanti per l'elettronica integrata compatta, dato che si prevede che la fotonica verrà associata alla microelettronica dei semiconduttori ad ossido di metallo complementari (CMOS) nei prossimi anni. La fase finale del progetto sarà dedicata alle attività di divulgazione.
