A área da nanofotónica tem registado progressos significativos nos últimos anos, nomeadamente no desenvolvimento de sensores capazes de detectar pequenas alterações no ambiente. Sensores plasmônicos usam a interação da luz com nanoestruturas metálicas para registrar mudanças na escala de moléculas individuais e são particularmente valorizados por sua capacidade de detectar mudanças extremamente pequenas no ambiente circundante. Eles estão se tornando cada vez mais importantes em áreas como diagnóstico médico, segurança alimentar e monitoramento ambiental, fornecendo uma plataforma versátil que pode responder às menores alterações no índice de refração, uma medida de como a luz se curva ao passar por diferentes materiais.
A pesquisa foi liderada pelo Dr. Reza Kohandani e pelo Dr. Simarjeet Saini da Universidade de Waterloo. A sua investigação, publicada na Scientific Reports, propõe um sensor baseado em nanorredes bidimensionais de ouro, minúsculos padrões periódicos que podem manipular a luz com alta precisão. O dispositivo é otimizado para detectar alterações sutis no índice de refração em ambientes semelhantes à água e possui recursos integrados exclusivos para corrigir erros causados por flutuações de temperatura.
Foi revelado que o sensor pode detectar mudanças extremamente pequenas nas condições ambientais com uma precisão impressionante. É importante ressaltar que ao usar um modo de referência especial que isola a interferência ambiental, a resolução do sensor é melhorada em mais de três vezes. Isto o torna particularmente útil em situações onde fatores externos (como temperatura ou vibração) podem distorcer a medição. Neste contexto, autorreferência significa que o sensor utiliza um sinal de referência interno para eliminar interferências indesejadas no ambiente. Como explica o Dr. Kohandani, “Ao incorporar um modo de autorreferência na medição de sensibilidade, a resolução do sensor pode ser melhorada em mais de três vezes”. Essa abordagem reduz efetivamente o ruído nos dados, permitindo que o sensor obtenha resultados mais consistentes ao longo do tempo.
A inovação não se trata apenas de melhorar a precisão, mas também de simplificar a fabricação. Ao contrário dos projetos anteriores que exigiam nanofabricação complexa e em várias etapas, o sensor é produzido por meio de uma única etapa de fotolitografia, o que significa que o padrão é criado em um estágio, em vez de vários estágios, tornando sua fabricação mais fácil e econômica. Além disso, a sua independência de polarização, ou seja, a sua capacidade de operar independentemente da direção do campo elétrico leve, aumenta a sua praticidade para implantação no mundo real.
Para além das suas realizações técnicas, o seu impacto foi generalizado. Sensores plasmônicos altamente sensíveis têm o potencial de melhorar o diagnóstico médico, detectando concentrações muito baixas de biomarcadores (sinais biológicos de doenças). Em termos de segurança alimentar, podem identificar contaminantes antes de chegarem aos consumidores. A monitorização ambiental também pode beneficiar desta tecnologia, especialmente quando se trata de rastrear contaminantes ou fugas de produtos químicos em sistemas de água.
Dr. Kohandani e Dr. Saini destacaram a promessa deste trabalho, afirmando: “Esta é a primeira demonstração de um sensor plasmônico de autorreferência altamente sensível com um padrão de referência bem definido.” Esses avanços podem abrir caminho para uma nova geração de plataformas de detecção portáteis, confiáveis e econômicas, capazes de operar em condições dinâmicas e desafiadoras.
Referência do diário
Kohandani R., Saini S. “Sensores de plasmon de superfície auto-referenciados para aprimoramento de resolução.” Relatórios Científicos, 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-93102-5
Sobre o autor
Professor Saini Em setembro de 2007, ingressou na Universidade de Waterloo como professor assistente. Ele recebeu um BSTech. Graduação (com honras) do IIT Kharagpur (1996) e doutorado. da Universidade de Maryland, College Park (2001). Seu doutorado. O tema do artigo é o projeto e desenvolvimento de uma nova tecnologia de plataforma para dispositivos fotônicos integrados monoliticamente, chamados Acopladores Ressonantes Ativos Passivos (PARCs). A tecnologia resultante levou ao estabelecimento de uma empresa start-up, Covega Corporation, onde o Professor Saini atuou como Engenheiro Chefe de Dispositivos Optoeletrônicos de dezembro de 2000 a outubro de 2004, e como Engenheiro Chefe de Aplicações de outubro de 2005 a setembro de 2007. Ele liderou o projeto e desenvolvimento de microcontroladores Covega. Chips de facetas angulares, amplificadores ópticos semicondutores e lasers de alta potência.
Em agosto de 2004, o professor Saini foi cofundador da Altanet Communications, uma startup focada em redes de áreas metropolitanas baseadas em Ethernet usando inteligência de domínio óptico com tempos de recuperação inferiores a 5 milissegundos. De outubro de 2004 a setembro de 2005, Saini completou pesquisa de pós-doutorado na Universidade de Maryland, com foco em biossensores e roteamento óptico de pacotes.
Reza Kohandani em Engenharia Elétrica e de Computação pela Universidade de Waterloo em 2024. Sua pesquisa de doutorado se concentrou em nanofotônica, com ênfase no projeto, fabricação e caracterização de nanoestruturas fotônicas para aplicações de detecção bioquímica. Atualmente, ele é pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Computação Quântica (IQC) da Universidade de Waterloo e trabalha no projeto e fabricação de qubits supercondutores há mais de um ano. Com mais de cinco décadas de experiência em ambientes de salas limpas e micro/nanofabricação de dispositivos fotônicos e quânticos, o Dr. Kohandani traz forte conhecimento interdisciplinar para o campo da nanofotônica e tecnologias quânticas.
