Nanostrukturierung verbessert Biosensorempfindlichkeit
Ein optischer Biosensor kann ganz allgemein als eine Vorrichtung mit biologischen Identifizierungselementen oder -rezeptoren in direktem Kontakt mit einem Wandlertyp definiert werden, der ein biologisches in ein elektrisches Signal umwandelt. Er misst üblicherweise Änderungen im Brechungsindex, wodurch Informationen über die Menge von Probenmolekülen bereitgestellt werden, die mit Rezeptormolekülen auf der Sensoroberfläche verknüpft sind. Das Projekt NANOSTRBIOSENS (Nanostructured alumina waveguides for dual-output biosensing: Stress induced fabrication and characterization) erweiterte das Erfassungsvermögen um ein zweites Maß, die Lichtstreuung, um zusätzlich Informationen über die Organisation der Moleküle bereitzustellen. Im Einzelnen entwickelten die Wissenschaftler nanostrukturierte Einzelmoduswellenleiter für duale Sensorausgänge, interne Totalreflexion und oberflächenverstärkte Raman-Streuung. Die neuen Wellenleiter können Multi-Oberflächenplasmonen-Wellenleitermodi anregen. Die Forscher fertigten nanostrukturierte Wellenleiter, die aus einer dünnen Schicht Aluminiumoxid, beschichtet mit Gold oder Silber, bestehen, gold- und silberbeschichtete gänseblümchenähnliche Oberflächennanostrukturen und poröse anodische plasmonische Aluminiumoxid-Aluminium-Wellenleiter. Das Team verwendete zwei verschiedene kostengünstige Verfahren zur Nanostrukturierung: hydrothermale und Anodisierungsprozesse. Mehrschichtige und nanostrukturierte Aluminiumoxidwellenleiter wandeln Wellenleitermodi in zusätzliche Modi um, während die dünne Sensorschicht die Sensorsteuerungsempfindlichkeit im Abdeckmedium steigert. Die Schichten werden von Gas oder Biomolekülen rund um die Oberflächennanostrukturen gebildet. Liegen hohe Empfindlichkeiten in gasförmigen und flüssigen Umgebungen vor, können die neu entwickelten Wellenleiter als Chips in kommerziellen Biosensoren wie etwa Blutzuckerbiosensoren Einsatz finden.
Schlüsselbegriffe
Nanostrukturierung, Biosensor, NANOSTRBIOSENS, Aluminiumoxidwellenleiter
