Làmines d’or més primes, biosensors millorats

La societat moderna s’enfronta a una demanda creixent de sensors ràpids i fiables capaços de detectar canvis químics i biològics en temps real. Els dispositius portàtils de monitoratge sanitari, per exemple, podrien beneficiar-se enormement de biosensors tan avançats. Uns candidats prometedors són els quimiresistors, sensors que converteixen les interaccions químiques entre la seva superfície i les molècules a detectar en un canvi mesurable de la resistència elèctrica. Fins ara, la majoria dels investigadors han utilitzat làmines metàl·liques relativament gruixudes o grafè (un material bidimensional) per construir-los, esquivant malgrat tot una pregunta realment fonamental: quin paper juga el gruix de la làmina en la resposta del sensor? Es podria millorar el seu rendiment simplement utilitzant pel·lícules metàl·liques més primes?

Un equip d’investigadors de l’ICFO, el Dr. Javier Arrés Chillón, el Dr. Daniel Martínez Cercós, la Dra. Ewelina Wajs, dirigits pel Prof. ICREA Valerio Pruneri, en col·laboració amb el Dr. Prantik Mazumder dels EUA, ha explorat per primera vegada aquestes incògnites creant biosensors fets de làmines ultrafines d’or. Aconseguir pel·lícules metàl·liques d’entre 2 i 8 nanòmetres de gruix, tanmateix, no és una tasca senzilla. En ser tan fines, fins i tot variacions mínimes durant la fabricació alteren significativament la seva resposta elèctrica i estabilitat. Per resoldre aquest problema, l’equip va haver d’iterar durant diverses setmanes per optimitzar la fabricació, un procés arduós que finalment els va permetre demostrar que, efectivament, la resposta del sensor depèn del gruix de la làmina.

"Mitjançant mesures de resistència en temps real, vam observar que la resposta esdevé més potent i ràpida com més prima és la làmina", explica el Dr. Javier Arrés Chillón, autor principal de l’article. "Això és important perquè demostra que els quimiresistors basats en pel·lícules metàl·liques ultrafines poden assolir una major sensibilitat i temps de resposta més ràpids en comparació amb les làmines més gruixudes", afegeix.

La recerca, publicada recentment a APL Materials, va culminar en un biosensor com a prova de concepte fet amb aquestes pel·lícules ultrafines d’or, sobre les quals es va dipositar una monocapa autoacoblada (SAM) de molècules basades en tiols. Aquesta monocapa augmentava la resistivitat del sensor i, alhora, era capaç d’unir-se a molècules específiques, detectant-les de manera selectiva. En particular, la plataforma es va provar detectant estreptavidina, un dels sistemes d’unió més establerts en biodetecció, la qual cosa va permetre validar amb precisió el sistema.

Els investigadors reconeixen que millores addicionals en l’enginyeria de les SAM podrien potenciar encara més el rendiment del dispositiu. No obstant això, l’estudi actual ja suposa un avenç clau en el camp, ja que confirma el potencial de les làmines ultrafines d’or per a la biodetecció en temps real.

Referència:

Javier Arrés Chillón, Daniel Martinez-Cercos, Ewelina Wajs, Prantik Mazumder, Valerio Pruneri; Ultrathin gold films with chemiresistive functionality. APL Mater. 1 April 2026; 14 (4): 041106.

DOI: https://doi.org/10.1063/5.0319015

Agraïments:

This project has received funding from the postdoctoral fellowships program Beatriu de Pinós, funded by the Secretary of Universities and Research (Government of Catalonia); by the Horizon 2020 program of research and innovation of the European Union under the Marie Sklodowska-Curie Grant Agreement No. 801370—Ayudas BES2017-082781 and PRE2020-094329 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and FSE “El FSE invierte en tu futuro”—CEX2024-001490-S (MICIU/AEI/10.13039/501100011033); Fundació Cellex; Fundació Mir-Puig; and Generalitat de Catalunya through CERCA - Project MAGICAL (PID2022-137952NB-I00) funded by the MCIN/AEI/10.13039/501100011033/FEDER, UE.