Puce de détection chimique approchant la limite quantique

Des chercheurs de l'Université de Buffalo font état d'un développement d'une puce de détection chimique qui pourrait conduire à des appareils portables capables de détecter des traces de produits chimiques, des drogues illicites à la pollution, aussi rapidement qu'un alcootest identifie l'alcool.

La puce peut également être utilisée dans la surveillance de la sécurité alimentaire, la lutte contre la contrefaçon et d'autres domaines où des traces chimiques sont analysées.

Les travaux s'appuient sur des recherches antérieures du laboratoire du professeur Qiaoqiang Gan qui impliquaient la création d'une puce qui piège la lumière sur les bords des nanoparticules d'or et d'argent. Lorsque des molécules biologiques ou chimiques atterrissent sur la surface de la puce, une partie de la lumière capturée interagit avec les molécules et est « dispersée » en lumière de nouvelles énergies. Cet effet se produit dans des modèles reconnaissables qui agissent comme des empreintes digitales de molécules chimiques ou biologiques, révélant des informations sur les composés présents.

Étant donné que tous les produits chimiques ont des signatures uniques de diffusion de la lumière, la technologie pourrait éventuellement être intégrée dans un appareil portable pour détecter les drogues dans le sang, l'haleine, l'urine et d'autres échantillons biologiques. Il pourrait également être intégré à d'autres appareils pour identifier les produits chimiques dans l'air ou dans l'eau, ainsi que d'autres surfaces. La méthode de détection est appelée spectroscopie Raman améliorée en surface (SERS).

Bien qu'efficace, la puce créée précédemment par le groupe Gan n'était pas uniforme dans sa conception. Parce que l'or et l'argent étaient espacés de manière inégale, cela pouvait rendre les molécules dispersées difficiles à identifier, surtout si elles apparaissaient à différents endroits de la puce. Gan et une équipe de chercheurs ont travaillé pour remédier à cette lacune.

L'équipe a utilisé quatre molécules (BZT, 4-MBA, BPT et TPT), chacune avec des longueurs différentes, dans le processus de fabrication pour contrôler la taille des espaces entre les nanoparticules d'or et d'argent. Le processus de fabrication mis à jour est basé sur deux techniques, le dépôt de couche atomique et les monocouches auto-assemblées, par opposition à la méthode plus courante et plus coûteuse pour les puces SERS, la lithographie par faisceau d'électrons.

Le résultat est une puce SERS avec une excellente uniformité qui est relativement peu coûteuse à produire. Plus important encore, il se rapproche des capacités de détection de la limite quantique, déclare Gan – un défi pour les puces SERS conventionnelles.