Ученые из России и Китая предложили новый дизайн сверхчувствительного терагерцового сенсора, который в перспективе сможет применяться для медицинской диагностики. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nanophotonics.
Терагерцовое излучение — перспективный инструмент для медицинской диагностики. Оно безопасно для человека, способно проникать сквозь непрозрачные материалы и взаимодействовать с колебаниями крупных органических молекул. Однако существующие датчики обладают низкой чувствительностью и избирательностью.
Авторы новой работы предложили дизайн терагерцового сенсора, который способен «запирать» свет внутри, за счет этого увеличивая силу его взаимодействия с веществом. Еще одно преимущество этой системы — возможность электрической настройки, которая позволяет управлять параметрами резонанса и подстраивать работу сенсора под разные условия, сохраняя его высокую чувствительность.
В перспективе авторы планируют изготовить реальный сенсор и адаптировать платформу для распознавания хиральных молекул — соединений, которые имеют две зеркально симметричные формы. Хотя их химический состав одинаков, такие формы могут по-разному взаимодействовать с организмом: одна может обладать лечебным эффектом, а другая — оказаться неэффективной или даже токсичной. Поэтому умение различать их особенно важно для фармакологии.
Ученые предполагают, что предложенный дизайн сенсора позволит создать устройство в разы чувствительнее к изменениям состава среды, чем существующие. Оно будет реагировать на малейшие сдвиги показателя преломления — например, на появление следовых количеств молекул глюкозы, белков, вирусов или токсинов в жидкости, что может оказаться полезным для определения раковых клеток и вирусов прямо в биопсии без окрашивания биологического материала и сложной подготовки.
