Pappersbaserade detektorer

Det finns i princip tre anledningar till att man utvecklar utvecklar nya mätinstrument och -metoder. Den första, och sexigaste, är att man vill kunna mäta något som inte tidigare var möjligt. Den andra är att man vill kunna mäta något bättre än vad som tidigare var möjligt. Dessa två är det man i allmänhet förknippar med forskning och utveckling. Tänk partikeldetektorer, atomur eller cancerdiagnostik... Men den tredje anledningen, att kunna mäta något billigare än vad som tidigare var möjligt, är kanske den allra viktigaste för kommersialiseringen och spridningen av en metod. Inom företag ägnas mycket forskning åt den tredje anledningen, men inom akademin är det något som ses som mindre intressant.

Ett undantag från den bilden är George M. Whitesides, professor på Harward och en av kemins superstjärnor.* På senare år har Whitesides intresserat sig för papper, istället för kisel eller PDMS, som bas för detektorer. I en rad artiklar har hans grupp publicerat pappersbaserad ELISA, och electrokemiska detektorer. I en artikel som accepterats i Lab on a Chip presenterar man nu en piezoelektisk kraftsensor av papper. 

Pappersbaserad kraftsensor.

En piezoelektrisk sensor fungerar genom att en ledare ändrar resistans när den deformeras. Genom att tillverka ledaren av kolbaserat bläck stencilerat på papper kunde man tillverka en sensor som kan mäta krafter på upp till 16mN (motsvarande tyngden av en 0,16 grams vikt) med ca 1% precision. Har man väl tillgång till bläcket tillverkas sensorn på under en timme med hjälp av en målarkniv och en pappersskärare. Den totala materialkostnaden är ungefär 0,04US$. På samma sätt tillverkade de även en våg för vikter upp till 15 gram med en mätnoggrannhet på 0,4g.

Det papperslösa kontoret gör plats för det pappersbaserade labbet.

* Whitesides har publicerat drygt 1000 vetenskapliga artiklar, och har ett h-index runt 100. Han har startat ett dussin företag och har varit en ledande figur inom än mängd områden i modern kemi, spektroskopi och nanoteknologi, bl.a. var han en av de absoluta pionjärerna inom mikrofluidik. Hans labb har som mål att "fundamentalt förändra de vetenskapliga paradigmen". Och han lyckas ofta.

X. Liu, M. Mwangi, X.J. Li, M. O'Brien och G. M. Whitesides, Paper-based piezoresistive MEMS sensors, Lab Chip, in press, doi:10.1039/C1LC20161A.