Исследователи из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ нашли способ поднять чувствительность биологических датчиков до уровня, достаточного для их практического применения. Статья ученых опубликована в журнале Sensors.

Биосенсоры представляет собой датчики, которые в реальном времени определяют состав биологических жидкостей. На рынке они нашли воплощение только в глюкометрах. Но в скором будущем могут появиться датчики, анализирующие в реальном времени пот, слюну, глазную жидкость и другие выделения, чтобы выяснить изменение показателей организма. На основе таких систем также можно будет создавать устройства идентификации личности.

До сих пор такое применение затрудняла высокая цена подобных устройств и их низкая чувствительность. Теперь российские ученые предложили принципиально новую конструкцию биосенсора, которая позволяет решить обе эти проблемы.

Традиционный биосенсор состоит из кольцевого резонатора и волновода. Оба этих элемента расположены в одной плоскости. Поддержанные Российским научным фондом исследователи из МФТИ решили попробовать расположить их в разных плоскостях, разделив в пространстве.

Раньше никто из исследователей не пытался так делать, потому что в лабораторных условиях гораздо проще изготовить одноуровневую плоскую конструкцию. Для этого на подложку наносят тонкую пленку, вытравливают ее и получают одновременно и кольцевой резонатор, и волновод. Двухъярусная же конструкция биосенсора оказалась более сложной для изготовления в единичных экспериментальных экземплярах, но при массовом производстве ее себестоимость, по расчетам, окажется значительно ниже.

Самое главное — новая конструкция биосенсора позволяет повысить его чувствительность во много раз. Так, например, прибор новой конструкции может откликаться чуть ли не на каждую органическую молекулу, попадающую на поверхность датчика.

«У нас полосковый волновод расположен под резонатором, в толще диэлектрика, — объясняет один из соавторов работы, ведущий научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ Алексей Арсенин. — Резонатор же находится на границе раздела, между диэлектрической подложкой и внешней средой. Это позволяет значительно поднять его чувствительность путем подбора показателей преломления двух сред».