"Diseño de Nanocontactos y Nanoantenas para Aplicaciones de Deteccion y Caracterizacion Opto-Electrónica de Moléculas"

CÓDIGO DE PROYECTO #174-2018-FONDECYT-BM-IADT-AV

Información General

Numero de Subvención

174-2018-FONDECYT-BM-IADT-AV

Líder de Proyecto

Descripción

Resumen

En este proyecto diseñamos nanoantenas basadas en dos nanocilindros coaxiales de oro macizo separados por una brecha de pocos nanómetros en la cual se ubicaran moléculas a detectar y caracterizar, por ejemplo ADN, biomarcadores de mal de chagas, pesticidas, agrotóxicos, etc. Estas nanoantenas poseen la capacidad de incrementar el campo electromagnético en la cavidad y mejorar la sensibilidad de detección por espectroscopía Raman amplificada por superficie (SERS). Las dimensiones tanto de la separación como el largo y diámetro de los nanocilindros son cuidadosamente seleccionadas con simulaciones previas para optimizar el acoplamiento electromagnético del campo lejano con el campo cercano amplificando la interacción con moléculas. En particular, se estudiará la factibilidad de contactar las nanoantenas para incorporar la capacidad de detección por transporte eléctrico como complemento a la información obtenida con SERS. De cara a las ulteriores fabricaciones e implementaciones experimentales para la detección de trazas de (bio)moléculas relevantes a problemas del agro, medio ambiente y salud el proyecto se enfoca inicialmente en la exploración teórica con simulaciones del efecto de contactar las nanoantenas: el objetivo específico es encontrar configuraciones en las cuales habilitar la modalidad de transporte eléctrico no perjudique la amplificación óptica necesaria para la detección SERS eficiente. Esta tecnología dual, de ser exitosa, permite utilizar la detección óptica para identificar que se tiene el tipo de molécula deseada, y la información eléctrica aporta información adicional, que para el caso de moléculas de ADN es posible identificar mutaciones.

Objetivo General

El objetivo general del proyecto es el diseño y optimización de superficies y nanoaestructuras metálicas con propiedades plasmónicas (principalmente nano-abteas ópticas o nano-alambres), para el mejoramiento de la sensibilidad obtenida mediante resonancia de plasmón superficial (SPR) y espectroscopia Raman amplificada por superficie (SERS), aplicados a la detección de biomoléculas indicadoras de enfermedades olvidadas, como por ejemplo el Mal de Chagas. La parte principal del proyecto busca optimizar y controlar la geometría, rugosidad, orientación espacial sobre el sustrato, y eventualmente la composición metálica de las nanoantenas o sustratos plasmónicos para lograr la mayor reproducibilidad y amplificación posible de sus propiedades. Para ello, se realizarán simulaciones teóricas que permitan hacer un diseño óptimo y racional de las mismas. Idealmente, sería deseable utilizar las nanoantenas ópticas como microelectrodos capaces de ser acoplados a microchips, de modo de poder obtener así biosensores que permitan la detección dual, tanto espectroscópica como eléctrica de secuencias de ADN o marcadores de enfermedades olvidadas. La factibilidad teorica de esto es un problema abierto que investigaremos en simulaciones de alta complejidad para las cuales se utilizaran recursos computacionales. Luego se propone fabricar y aplicar las ideas simuladas a la practica. En conjunto, se espera aplicar sustratos y nanoestructuras plasmónicas optimizadas para el desarrollo de métodos de detección más eficientes, que en el caso de la aplicacion en salud por ejemplo tiene el potencial de facilitar el diagnóstico temprano y mejorar la calidad de vida de los pacientes enfermos.

Palabras Clave

nanoantenas, biomoléculas, espectroscopia, detección, conductometría

Tipo de intervención

Intervención

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

Convenio

Concurso

Proyecto de Investigacion Aplicada y Desarrollo Tecnológico 2018-01

Entidad ejecutora

Nombre de la Organización

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UNI

Dependencia / Unidad