新传感器检测更小的纳米颗粒

小而革命性:物理学家拉里萨·科勒(Larissa Kohler,KIT)开发了一种新型谐振器,可以让更小的纳米颗粒可见

新型光学谐振器可以跟踪纳米颗粒在空间中的运动。

传统显微镜借助光产生小结构或物体的放大图像。然而,纳米颗粒非常小,几乎无法吸收或散射光,因此保持不可见。光学谐振器增加了光与纳米颗粒之间的相互作用:它们通过千分之一的反射在最小的空间捕获光两个反射镜之间的时间间隔。如果一个纳米颗粒位于捕获的光场中,它会与光发生数千次相互作用,从而可以测量光强度的变化。KIT的Physicalisches研究所的Larissa Kohler博士说:“光场在空间的不同点上具有不同的强度。这使得我们能够得出关于纳米颗粒在三维空间中的位置的结论。”。

谐振器使纳米颗粒的运动可见

不仅如此:“如果一个纳米粒子位于水中,它会与热能作用下向任意方向移动的水分子发生碰撞。这些碰撞导致纳米粒子随机移动。这种布朗运动现在也可以被探测到。”专家补充道。“到目前为止,光学谐振器还不可能跟踪纳米粒子在太空中的运动。只能说明粒子是否位于光场中,”科勒解释道。在这种新型的基于光纤的Fabry-Pérot谐振器中,在玻璃纤维的末端设置了高反射镜。它允许我们从粒子的三维运动中,推导出粒子的流体力学半径,即粒子周围水的厚度。这一点很重要,因为这种厚度改变了纳米粒子的性质。科勒说:“由于有了水合物外壳,就有可能检测到纳米颗粒,如果没有它的话,纳米颗粒就太小了。”此外,围绕蛋白质或其他生物纳米颗粒的水合物可能对生物过程产生影响。

传感器提供对生物过程的洞察

该谐振器的潜在应用可能是高时间分辨率的三维运动检测和生物纳米粒子的光学特性表征,如蛋白质、DNA折纸或病毒。通过这种方式,传感器可能会为尚未理解的生物过程提供一些见解。(墨西哥人)

原始出版物

Larissa Kohler,Matthias Mader,Christian Kern,Martin Wegener,David Hunger:使用基于纤维的高精细度微腔跟踪三维布朗运动和表征单个纳米颗粒。自然通讯,2021。DOI:10.1038/s41467-021-26719-5

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26719-5

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期刊:自然通讯
DOI:10.1038/s41467-021-26719-5
文章标题:利用基于纤维的高精细微腔跟踪三维布朗运动和表征单个纳米粒子。
文章发表日期:2021年11月4日

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莫妮卡·兰格拉夫
卡尔斯鲁赫学院für技术(KIT)
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