Los investigadores del Instituto Federal de Tecnología de Lausana (EPFL) han desarrollado un nuevo biosensor biológico autoemisor basado en el efecto de túnel cuántico, que puede realizar detección molecular a nivel de picogramos sin necesidad de fuente de luz externa. Esta investigación innovadora, publicada en la revista Nature Photonics, abre nuevas vías para dispositivos de diagnóstico portátiles.
Los biosensores nanofotónicos tradicionales dependen de grandes equipos ópticos para enfocar la luz a escala nanométrica, mientras que el equipo de EPFL utiliza el fenómeno de túnel electrónico inelástico: solo aplicando voltaje, se pueden generar y detectar señales de luz simultáneamente. Cuando los electrones atraviesan la capa aislante de óxido de aluminio para llegar a la capa de oro ultradelgada, excitan plasmones y liberan fotones; los cambios espectrales pueden reflejar información de biomoléculas en tiempo real.
"Nuestra nanoestructura eleva la probabilidad de túnel cuántico en un millón de veces", explicó el investigador Mikhail Masharin. El núcleo del sensor es una superestructura de malla de nanolíneas de oro, que no solo promueve el túnel electrónico, sino que también actúa como una "antena nano" para enfocar el campo de luz. Los experimentos confirman que su límite de detección para moléculas como aminoácidos alcanza una billonésima de gramo, con un rendimiento comparable al de grandes equipos comerciales.
Esta tecnología fue fabricada por el Centro de Micro y Nanotecnología de EPFL, con un área de sensado inferior a 1 mm². La responsable del proyecto, Hatice Altug, señaló: "Este chip totalmente integrado combina la fuente de luz y el detector en uno, reduciendo significativamente la complejidad del sistema". La exmiembro del equipo Jihye Lee añadió que, optimizando el efecto de túnel cuántico a gran área, el equipo logró una eficiencia de recolección de fotones estable.
Los investigadores indican que esta plataforma es compatible con procesos de semiconductores estándar y puede escalarse para diagnóstico instantáneo y monitoreo ambiental. Actualmente, se está explorando su potencial de aplicación en detección rápida de enfermedades infecciosas y cribado de contaminantes.
