Ultracitlivé senzory na bázi grafenu: levnější a účinnější
Věda a výzkum
Foto: Shutterstock

Ultracitlivé senzory na bázi grafenu: levnější a účinnější

Vědci z Akademie věd vyvinuli nový typ ultracitlivého senzoru, který dokáže změřit a identifikovat velmi malé množství molekul. Při jeho konstrukci použili grafen, což otevírá novou cestu pro vývoj vysoce účinných a biologicky šetrných biosenzorů. Výhodou nového typu senzoru je vysoká citlivost, nižší cena, možnost použití pro organické látky a přesnější odhalení nemocí.

19.07.22

Experti studii publikovali v časopise Advanced Materials Interfaces. Ultracitlivé senzory se nejčastěji používají v medicíně a ve farmakologii. Jsou to zařízení, která pomocí fyzikálně-chemických metod měří vlastnosti biologických látek. Signál ultracitlivého senzoru je zesilován pomocí nanočástic – obvykle zlata, stříbra či hliníku. Ty ale nejsou příliš vhodné pro analýzu biologických materiálů, protože biomolekuly s kovy reagují a jsou nestabilní.

Vědci z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR vyvinuli nový spektroelektrochemický senzor, který odstraňuje problémy s biosenzory obsahující kov. Využili k tomu dvojrozměrný materiál – grafen tvořený jednou vrstvou atomů uhlíku. 

Ultracitlivý senzor funguje i při malé koncentraci molekul

Nový spektroelektrochemický senzor se skládá z vrstvy křemíku, na které je umístěna jedna vrstva grafenu. Při experimentu vědci vložili na grafen molekuly metylenové modři a měřili vlastnosti molekul pomocí Ramanovy spektroskopie. Použité materiály senzoru zajišťují unikátní optické vlastnosti. Při průchodu světla vrstvami se z grafenu uvolní elektron a přesune se do sledované molekuly. Tím signál výrazně zesílí.

„Během studie jsme do grafenu pouštěli elektrický proud a měřili jsme signál. Zjistili jsme, jak při měnícím se napětí měnila molekula svůj stav,“ vysvětluje postup experimentu Preeti Kaushik z Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR.

Vědci a vědkyně z výzkumné skupiny, která zkoumá neobvyklé vlastnosti dvojrozměrných materiálů, pokračují ve zlepšování tohoto ultracitlivého senzoru. V dalším kroku použijí proteiny a krevní buňky a zaměří se na to, aby senzor uměl ve vzorku rozpoznat také specifické druhy komplexnějších látek.

 

ZDROJ

Související

Vědci v Jižní Koreji vyvíjí tetování pro sledování zdraví

Vědci z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ve městě Daejeon jihozápadně od Soulu vyvinuli elektronický tetovací inkoust vyrobený z tekutého kovu a uhlíkových nanotrubiček, který funguje jako bioelektroda. Po připojení k zařízení pro elektrokardiogram (EKG) nebo jinému...


Příprava nejslibnějšího zářiče alfa pro léčbu nádorů

Ústav jaderné fyziky AV ČR uzavřel dlouhodobou dohodu o spolupráci s německou firmou Eckert & Ziegler AG, která se specializuje na výrobu radionuklidů pro lékařské účely. Německý partner investuje do vybavení a vědeckých experimentů směřujících k výrobě aktinia-225 (225Ac), izotopu, jenž je...


Jak zvýšit operační paměť počítače? Jodid, chaos, magnetismus a věda

Pozoruhodné magnetické vlastnosti začnou při vysokém tlaku vykazovat krystaly jodidu chromitého, které ztratí svou pravidelnou strukturu a přejdou do chaotického uspořádání tzv. spinového skla. Jejich z fyzikálního hlediska exotické chování lze využít třeba pro zvýšení kapacity operační paměti....