Ученые разработали концепцию сенсора, способного определить взрывчатку по одной молекуле

Физики из МФТИ показали, что графен можно использовать для создания плазмонных приборов, способных обнаружить взрывчатые, ядовитые и другие органические вещества по одной молекуле, сообщает научно-популярный портал "Чердак" со ссылкой на пресс- службу МФТИ. Статья опубликована в журнале Physical Review B.

Плазмоны - это кванты плазменных колебаний, которые возникают на поверхности металлов, когда их облучают светом. Пространство, в котором происходит распространение волны плазменных колебаний, меньше длины этой волны, и плазменные колебания не огибают, а "натыкаются" на любые, даже самые мелкие неровности на поверхности металла. Это значит, что их можно использовать для обнаружения даже отдельных молекул, что и предложили сделать ученые из МФТИ. Правда, у плазмонов есть и недостаток - плазменные колебания на поверхности металлов быстро затухают.

Ученые решили эту проблему, предложив использовать графен. Графен - двумерный кристалл, одна из модификаций углерода, как алмаз или графит, только совершенно плоский - просто один слой атомов углерода. Внимание ученых он привлек из-за своей высокой электропроводности, благодаря которой он может заменить металл для использования плазменных колебаний и позволит создать сверхчувствительные сенсоры.

Ученые из МФТИ создали квантовую модель поведения плазмонов на графене и разработали концепцию поверхностного плазмонного лазера (СПАЗЕР, англ. SPASER, surface plasmon amplification by stimulated emission of radiation) с использованием графенового слоя.

СПАЗЕР можно охарактеризовать как устройство, схожее по принципу работы с лазером, но в СПАЗЕРе вместо обычной электромагнитной волны генерируют поверхностный плазмон. Это устройство будет работать в инфракрасном диапазоне, в котором проводится изучение биологических молекул.