20.06.2018
PL EN
15.05.2018 aktualizacja 23.05.2018

Diamentowy czujnik światłowodowy - do badań w skali mikro

Większa dokładność pomiaru, szerszy zakres badań, pełne bezpieczeństwo próbki i duża odporność czujnika na uszkodzenia mechaniczne – takie korzyści daje zastosowanie sztucznego diamentu w czujniku opracowanym na Politechnice Gdańskiej.

Naukowcy z Katedry Metrologii i Optoelektroniki Politechniki Gdańskiej opracowali prototyp czujnika światłowodowego do pomiaru podstawowych wartości fizycznych i biochemicznych w skali mikro. Czujnik ten wykorzystuje zjawisko interferencji światła odbitego od warstwy sztucznego diamentu.

"Diament jako taki jest przecież przeźroczysty. Diamenty pięknie święcą, lśnią, ale przez nie widać świat. A w tym przypadku używamy go jako zwierciadło" - wyjaśnia dr hab. inż. Robert Bogdanowicz, kierujący laboratorium, w którym pozyskiwany jest sztuczny diament. "Nie jest to trywialne rozwiązanie" – dodaje.

Dr hab. inż. Małgorzata Jędrzejewska-Szczerska, kierowniczka zespołu pracującego nad projektami czujników światłowodowych, zwraca uwagę na niedoskonałości tradycyjnego rozwiązania, w którym powierzchnię odbijającą tworzy warstwa srebra lub złota. "Nastręcza to wiele problemów w badaniu próbek biologicznych. Przede wszystkim srebro jest materiałem, który wpływa na żywotność próbek biologicznych. Może je na przykład zatruwać. Z drugiej strony jest materiałem mało odpornym na uszkodzenia mechaniczne i chemiczne" - mówi.

Zdaniem dr Jędrzejewskiej wykorzystanie diamentu jako warstwy odbijającej ma wiele zalet: "Przede wszystkim jest to materiał biokompatybilny. W związku z tym sam nie ulega zniszczeniu pod wpływem próbek biologicznych, ale również tych próbek nie zatruwa. Jest bardzo odporny na uszkodzenia mechaniczne i chemiczne".

Dr Jędrzejewska podkreśla jeszcze jedną korzyść, wynikającą z zastosowania sztucznego diamentu: „Zastosowanie warstwy diamentowej doprowadziło również do tego, że w znaczącym stopniu mogliśmy obniżyć wielkość badanej próbki – przejść z mililitrów do mikrolitrów”.

„Łączenie techniki światłowodowej z innowacyjnymi materiałami pozwala nam na budowę czujników w całkiem innej skali" – dodaje naukowiec. – "Budujemy na przykład czujniki temperatury, ciśnienia czy przemieszczenia na pojedynczych światłowodach, których wewnętrzna średnica może wynosić tylko 8 mikrometrów. Warstwa czujnikowa może być mniejsza, niż setki nanometrów. W związku z tym nie jesteśmy w stanie nawet zobaczyć tego czujnika gołym okiem - a on może zmierzyć temperaturę, przemieszczenie czy ciśnienie”.

Potencjalne wykorzystanie tak precyzyjnych czujników jest bardzo szerokie. Przykładem może być diagnostyka medyczna. Czujnik światłowodowy pozwala na badanie parametrów fizycznych i biochemicznych nawet pojedynczych komórek. Możliwe jest odejście od pobierania dużych próbek krwi i badanie krwi na podstawie niewielkiej jej kropli.

Zdaniem dra Roberta Bogdanowicza to nie przypadek, że pomysł połączenia techniki światłowodowej z unikatowymi właściwościami sztucznego diamentu narodził się na Politechnice Gdańskiej. Jest on efektem połączenia doświadczenia i poznawczej inwencji dwóch zespołów badawczych, pracujących w jednym budynku.

Jak przyznaje, liczba zespołów pracujących na świecie nad syntezą sztucznego diamentu jest ograniczona. "Jest to bardzo specyficzne rozwiązanie; naukowcy pracują nad nim od wielu lat i nadal diament jest dla nas zagadką". 

PAP - Nauka w Polsce

gka/ zan/

Copyright © Fundacja PAP 2018