Нанотехнологический датчик, который превращает молекулярные отпечатки пальцев в штрихкоды

Но ученые из Школы EPFL Разработки и в Австралийском национальном университете (ANU) создали компактную и чувствительную нанофотонную совокупность, которая может выяснить поглотительные изюминки молекулы, не применяя простую спектрометрию.Их совокупность складывается из спроектированной поверхности, покрытой сотнями маленьких датчиков, названных метапикселями, каковые смогут произвести хороший штрихкод для каждой молекулы, с которой поверхность входит в контакт.

Эти штрихкоды смогут быть в широком масштабе проанализированы и классифицировали передовое распознавание образов и сортировку применения разработки, таковой как неестественные нейронные сети. Это изучение – что сидит на перекрестке физики, нанотехнологий и громадных данных – было издано в Науке.

Перевод молекул в штрихкодыХимические связи в органических молекулах у каждого имеется вибрационный способ и определённая ориентация. Это указывает, что у каждой молекулы имеется последовательность характерных энергетических уровней, каковые в большинстве случаев находятся в середине инфракрасного диапазона – соответствие длинам волны примерно 4 – 10 микронов.

Исходя из этого любой тип молекулы поглощает свет на разных частотах, давая каждому неповторимую «подпись». Инфракрасная спектроскопия обнаруживает, присутствует ли эта молекула в примере, видя, поглощает ли пример световые лучи на частотах подписи молекулы. Но такие изучения требуют инструментов лаборатории со ценой и значительным размером.Новаторская совокупность, созданная учеными EPFL, и весьма чувствительна и может к тому, дабы быть миниатюризированным; это применяет наноструктуры, каковые смогут заманить свет в ловушку на наноразмерном и так обеспечить высокие уровни обнаружения для образцов на поверхности. «Молекулы, каковые мы желаем найти, являются нанометрикой по своим масштабам, так устранение этого разрыва размера есть значительным шагом», говорит Хэтис Алтуг, глава Лаборатории BioNanoPhotonic EPFL Совокупностей и соавтор изучения.

Наноструктуры совокупности сгруппированы в то, что именуют метапикселями так, дабы любой резонировал на разной частоте. В то время, когда молекула входит в контакт с поверхностью, метод, которым молекула поглощает свет, изменяет поведение всех метапикселей, которых это относится.«Существенно, метапиксели устроены таким методом, которым разные колебательные частоты нанесены на карту в разные области на поверхности», говорит Андреас Титтль, ведущий создатель изучения.

Это формирует пикселированную карту поглощения света, которое возможно переведено на молекулярный штрихкод – все, не применяя спектрометр.Ученые уже применяли собственную совокупность, дабы найти полимеры, органические соединения и пестициды.

Помимо этого, их совокупность совместима с разработкой CMOS.«Благодаря неповторимым оптическим особенностям отечественных датчиков мы можем произвести штрихкоды кроме того с датчиками и широкополосными источниками света», говорит Алексэндрс Лейтис, соавтор изучения.

Имеется большое количество вероятного применения для данной новой совокупности. «К примеру, это имело возможность употребляться, дабы сделать портативные медицинские устройства тестирования, каковые создают штрихкоды для каждого из биомаркеров, отысканных в примере крови», говорит Драгомир Нешев, второй соавтор изучения.ИИ имел возможность употребляться вместе с этой новой разработкой, дабы создать и обработать целую библиотеку молекулярных штрихкодов для комплексов в пределах от белка и ДНК к полимерам и пестицидам.

Это дало бы исследователям новый инструмент для скоро и совершенно верно определение миниатюрных количеств комплексов, существующих в сложных примерах.

Блог автомобилиста