Ny sensor registrerer stadig mindre nanopartikler

Konventionelle mikroskoper producerer forstørrede billeder af små strukturer eller genstande ved hjælp af lys. Nanopartikler er imidlertid så små, at de næsten ikke absorberer eller spreder lys og derfor forbliver usynlige. Optiske resonatorer øger interaktionen mellem lys og nanopartikler:De fanger lys i det mindste rum ved at reflektere det tusindvis af gange mellem to spejle. I tilfælde af at en nanopartikel er placeret i det opfangede lysfelt, interagerer den tusindvis af gange med lyset, således at ændringen i lysintensiteten kan måles. "Lysfeltet har forskellige intensiteter på forskellige punkter i rummet. Dette gør det muligt at drage konklusioner med hensyn til positionen af ​​nanopartikler i det tredimensionelle rum," siger Dr. Larissa Kohler fra KIT's Physikalisches Institut.

Resonator gør bevægelser af nanopartikler synlige

Og ikke nok med det:"Hvis en nanopartikel er placeret i vand, kolliderer den med vandmolekyler, der bevæger sig i vilkårlige retninger på grund af termisk energi. Disse kollisioner får nanopartiklerne til at bevæge sig tilfældigt. Denne Brownske bevægelse kan nu også detekteres," eksperterne tilføjer. "Hidtil har det været umuligt for en optisk resonator at spore en nanopartikels bevægelse i rummet. Det var kun muligt at angive, om partiklen er placeret i lysfeltet eller ej," forklarer Kohler. I den nye fiberbaserede Fabry-Pérot-resonator er stærkt reflekterende spejle placeret på enderne af glasfibre. Det giver os mulighed for at udlede den hydrodynamiske radius af partiklen, det vil sige tykkelsen af ​​vandet, der omgiver partiklen, ud fra dens tredimensionelle bevægelse. Dette er vigtigt, fordi denne tykkelse ændrer nanopartiklernes egenskaber. "Som et resultat af hydratskallen er det muligt at opdage nanopartikler, der ville have været for små uden det," siger Kohler. Desuden kan hydratskallen omkring proteiner eller andre biologiske nanopartikler have en indvirkning på biologiske processer.

En potentiel anvendelse af resonatoren kan være påvisning af tredimensionel bevægelse med høj tidsmæssig opløsning og karakterisering af biologiske nanopartiklers optiske egenskaber, såsom proteiner, DNA-origami eller vira. På denne måde kan sensoren give indsigt i endnu ikke forståede biologiske processer. + Udforsk yderligere

Sporing af bevægelsen af ​​en enkelt nanopartikel