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Diseñan un nuevo sensor basado en grafeno para mejorar la seguridad alimentaria


Un grupo de investigadores ha publicado un estudio que han realizado en la revista Optical Materials Express a través del cual han diseñado un nuevo sensor que puede detectar múltiples sustancias y bacterias patógenas en los alimentos. El diseño, según explica Bing-Gang Xiao, investigador de la Universidad China Jiliang, se basa en láminas de grafeno, consistentes en cristales bidimensionales de carbono de un átomo de espesor que puede ser ajustado fácilmente para la detección de diferentes sustancias.

Las propiedades ópticas y electrónicas del grafeno lo hacen atractivo para los sensores que utilizan ondas electromagnéticas conocidas como plasmones que se propagan a lo largo de la superficie de un material conductor en respuesta a la exposición a la luz. Se puede detectar una sustancia midiendo cómo cambia el índice de refracción del sensor cuando una sustancia está cerca de la superficie del grafeno.

Para el nuevo sensor, los investigadores utilizaron cálculos teóricos y simulaciones para diseñar una serie de discos de grafeno a nanoescala. El sensor incluye capas de gel de iones y silicio que se pueden usar para aplicar un voltaje para ajustar las propiedades del grafeno para la detección de varias sustancias.

La interacción entre los discos y sus agujeros crea lo que se conoce como el efecto de hibridación de plasmones, lo que aumenta la sensibilidad del dispositivo. El orificio y el disco también crean diferentes picos de longitud de onda que se pueden usar para detectar la presencia de diferentes sustancias simultáneamente.

Las simulaciones que utilizan longitudes de onda del infrarrojo medio mostraron que su nueva plataforma de sensores sería más sensible a las sustancias presentes en los gases, líquidos o sólidos que el uso de discos sin orificios.

Los investigadores ahora están trabajando para mejorar el proceso que se usaría para hacer la matriz de discos a nanoescala. La precisión con la que se fabrican estas estructuras tendrá un gran impacto en el rendimiento del sensor.
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