Новый тип сенсора может определить и идентифицировать любое вещество в сверхмалых количествах, начиная от одной единственной молекулы. Этот сенсор, измеряющий уровень и исследующий характеристики света, отраженного от молекулы вещества, может стать основой для датчиков, реагирующий на широкий ряд самых разнообразных веществ, начиная от взрывчатых веществ и заканчивая фармацевтическими препаратами.

Создание этого сенсора проводилось учеными Принстонского университета по заказу и под финансированием Управления перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA. Основой нового сенсора является чип, на котором расположены в строгом порядке крошечные столбики, которые вместе представляют собой наисильнейший усилитель света, усиливающий слабый свет, отражающийся от исследуемого объекта. Чувствительность нового сенсора превышает в миллиард раз чувствительность других сенсоров, созданных на базе эффекта Рамана (Raman scattering).

Это достижение является огромным прорывом для устройств на основе эффекта Рамана, который позволяет по анализу отраженного света определить молекулярный состав вещества. Различные группы ученых и исследователей в течение долгих десятилетий пытались использовать в практических целях этот эффект, но он настолько слаб, что его достаточно трудно использовать, применяя продвинутое лабораторное оборудование.

Как уже упоминалось выше, чип содержит множество крошечных металлических столбиков. Усилителями света эти столбики являются благодаря маленьким полостям, на вершине и у основания этих столбиков. На поверхностях этих полостей находятся еще более крошечные наноточки, выступающие в качестве квантовых точек, усиливающих свет. Молекула исследуемого вещества помещается над кристаллом сенсора и освещается лучем монохроматического лазерного света. Отраженные от молекулы фотоны света попадают в вышеуказанные полости, выступающие в качестве ловушек. За время их нахождения там они неоднократно проходят сквозь области наноточек, вызывая появление дополнительных фотонов лавинообразным способом. Именно так и достигается многократное усиление эффекта Рамана, на несколько порядков превышающее достигнутые ранее значения.

Это устройство, названное D2PA (disk-coupled dots-on-pillar antenna-array), согласно результатам исследований, опубликованным в журнале Optics Express, достаточно легко и дешево в изготовлении. Поэтому у новых датчиков на основе эффекта Рамана, есть необъятный потенциал для применения в самых различных областях науки, техники и производства.