Første billeddannelse af frie nanopartikler i laboratorieeksperiment ved hjælp af en højintensiv laserkilde

I et fælles forskningsprojekt, forskere fra Max Born Institute for Nonlinear Optics and Short Pulse Spectroscopy (MBI), Technische Universität Berlin (TU) og universitetet i Rostock har for første gang formået at afbilde frie nanopartikler i et laboratorieeksperiment ved hjælp af en højintensitets laserkilde. Tidligere, den strukturelle analyse af disse ekstremt små objekter via single-shot diffraktion var kun mulig på store forskningsfaciliteter ved hjælp af såkaldte XUV og røntgenfri elektronlasere. Deres banebrydende resultater letter den højeffektive karakterisering af kemikaliet, individuelle nanopartiklers optiske og strukturelle egenskaber og er netop blevet offentliggjort i Naturkommunikation . Publikationens hovedforfatter er juniorforsker Dr. Daniela Rupp, som har udført projektet på TU Berlin og nu starter en juniorforskergruppe på MBI.

I deres eksperiment, forskerne udvidede heliumgas gennem en dyse, der er afkølet til ekstremt lav temperatur. Heliumgassen omdannes til en superflydende tilstand og danner en stråle af fritflyvende miniscule nanodråber. "Vi sendte ultrakorte XUV-impulser på disse små dråber og fangede øjebliksbilleder af disse objekter ved at optage det spredte laserlys på en detektor med stort område for at rekonstruere dråbeformen, " forklarer Dr Daniela Rupp.

"Nøglen til det vellykkede eksperiment var de højintensive XUV-impulser genereret i MBI's laserlaboratorium, der producerer detaljerede spredningsmønstre med kun et enkelt skud, " forklarer Dr. Arnaud Rouzée fra MBI. "Ved at bruge den såkaldte vidvinkeltilstand, der giver adgang til den tredimensionelle morfologi, vi kunne identificere hidtil uobserverede former af superfluiddråberne, " tilføjer professor Thomas Fennikel fra MBI og University of Rostock. Forskerholdets resultater muliggør en ny klasse af metrologi til analyse af små partiklers struktur og optiske egenskaber. Takket være avancerede laserlyskilder, at lave billeder af de mindste stykker stof er ikke længere eksklusivt for de store forskningsfaciliteter.