Технологии Древнего Рима помогли создать наносенсор

Американские физики предложили использовать технологии изготовления цветного стекла, которые применяли римляне в начале IV века нашей эры, для создания химических сенсоров и диагностики заболеваний. Исследование технологии опубликовано в журнале Advanced Optical Materials, кратко о ней пишут Smithsonian и Forbes.

Созданный авторами химический сенсор представляет собой пластиковую пластинку, в которой проделано около миллиарда наноразмерных отверстий. Стенки каждого отверстия несут наночастицы золота и серебра, поверхностные электроны которых играют центральную роль в процессе детекции.

При связывании того или иного вещества внутри отверстий, резонансная частота плазмонов (квазичастица, отражающая колебания свободных электронов в металле) на поверхности наночастиц изменяется, что приводит к изменению длины волны проходящего через пластинку света. Метод напоминает поверхностный плазмонный резонанс (SPR), но, в отличие от него, приводит к гораздо более значительному сдвигу длины волны света — около 200 нанометров. Обработка такого сигнала не требует сложного оборудования, поэтому связывание вещества можно детектировать даже невооруженным глазом.

Чувствительность сенсора к разным типам веществ (в том числе и тем, наличие которых имеет диагностическое значение в медицине) обеспечивается иммобилизацией на поверхности отверстий специфических антител.

Устройство химического детектора было, по словам ученых, подсказано им необычными свойствами хранящегося в Британском музее римского Кубка Ликурга. Сделанный из стекла с добавлением порошка наноразмерных частиц золота и серебра, кубок выглядит зеленым в отраженном свете и красным — в проходящем. Это объясняется тем, что наночастицы металла изменяют длину волны света в зависимости от угла его падения. Исходя из этого, авторы решили назвать устройство «матрицей наноразмерных ликурговых чаш» (nanoscale Lycurgus cup arrays — nanoLCA).

Кубок Ликурга выполнен из цельной стеклянной чаши, на поверхности которой с помощью гравировки создан горельеф, изображающий фракийского царя Ликурга, опутанного виноградной лозой. Несчастья, часть которых отражена в сюжете рельефа, настигли царя после того, как он не оказал должного уважения Дионису и его спутникам. Необычные свойства кубка искусствоведы заметили в 50-х годах XX века, а то, что они объясняются поведением наночастиц металла, ученые выяснили в 1990 году.