Nanoskala spektroskopi gennemgang viser en lys fremtid

Det moderne samfund arbejder tættere på nanoskalaen, end det er klar over. Gennembrud og fremskridt inden for udvikling og manipulation af nanostrukturer har ført til teknologiske fremskridt, der ikke kun driver billed- og sensorenheder, men også muliggør grundpiller i det moderne liv, såsom berøringsskærme og højopløselige LED-skærme.

En ny anmeldelse forfattet af internationale ledere inden for deres felt, og udgivet i Natur , fokuserer på de selvlysende nanopartikler i hjertet af mange fremskridt og mulighederne og udfordringerne for disse teknologier for at nå deres fulde potentiale.

Senior forfatter, Professor Dayong Jin, siger, at ved at forsøge at forstå, hvordan enkelte nanopartikler opfører sig, stiller forskere meget grundlæggende spørgsmål for at udvikle værktøjer, der kan bruges til at realisere teknologiske gennembrud på forskellige områder, herunder personlig medicin, cybersikkerhed og kvantekommunikation.

"Formålet med dette felt er virkelig at forstå egenskaberne af disse kunstige atomer, så deres egenskaber kan kontrolleres og skræddersyes til den applikation, vi har brug for, " siger han. Professor Jin er direktør for University of Technology Sydney (UTS) Institute for Biomedical Materials &Devices (IBMD) og direktør for UTS-SUStech Joint Research Center for Biomedical Materials &Devices.

Papiret kortlægger stigningen i enkeltmolekylemålinger og de hurtige fremskridt inden for optisk mikroskopi, der gjorde det muligt at 'se' fluorescensen af ​​enkeltfotoner og, derved, opdagelsen af ​​den underliggende fotofysik på nanoskalaen. Fra kvanteprikker til kulstofprikker, fluorescerende nanodiamanter og nanopartikler fremstillet af obskure mineraler såsom perovskit - alle lovende værktøjer til så forskellige applikationer som billeddannelse, biomarkørdetektion og datalagring.

Men som forfatterne indrømmer "jo tættere vi forfølger perfektionen i nanopartikeldesign, jo sværere bliver udfordringerne”.

Hovedforfatter Dr. Jiajia Zhou fra UTS IBMD, som har specialiseret sig i at bygge en enkeltpartikel optisk spektroskopi for at afdække nanopartiklers mere uforudsigelige adfærd, siger, at der er efterspørgsel efter mindre og mere effektive nanopartikler med nye ønskværdige funktioner og egenskaber.

"Især til biomedicinske og intracellulære applikationer som molekylære prober og sensorer. Her taler vi kun om få nanometer i størrelse, hvor udfordringen med at danne ensartede nanopartikler og kontrollere deres form, størrelse og optiske egenskaber kræver ny viden om nanopartikeloverfladekemi, for eksempel, " hun siger.

Stadig, i et meget hurtigt bevægende felt synes potentialet kun at være begrænset af videnskabelig fantasi og, mere sandsynligt, videnskabelige og tekniske discipliners evne til at integrere viden og færdigheder, siger forfatterne.

"Dette papir er en stor undersøgelse og fremhæver behovet for en global indsats og ressourcer til den grundlæggende forskning, der er nødvendig for at blive ved med at skubbe grænserne for, hvad der er muligt på nanoskalaen, så samfundet kan drage fordel af de mange nye muligheder, "Siger professor Jin.

Professor Jin forestiller sig en verden, hvor tweezing i nanoskala bruges til at samle hybride nanopartikelbaserede enheder, og hvor biomedicinske signaturer kan bruges til at besvare spørgsmål omkring en persons reaktion på lægemiddelterapier. alt sammen fra en dråbe blod.

"Hver dag, når folk nyder at bruge smartphones og berøringsskærme til at sende beskeder, og skærme med høj opløsning til at se billeder og se videoer, de glemmer måske, hvor denne teknologi kommer fra.

"Disse teknologier kan ligne ingeniørprojekter, men i virkeligheden er de resultatet af årtiers forskning fra videnskabsmænd og studerende, der arbejder 'i mørket' for at besvare grundlæggende spørgsmål om, hvordan naturen fungerer i den mindste skala, " han sagde.