Scienziati che lavorano per rendere le nanoparticelle ancora più piccole, pur mantenendo le loro utili proprietà ottiche, credono di aver scoperto un modo per superare un vincolo fisico fondamentale noto come "tempra termica".

I ricercatori, dell'UTS Institute for Biomedical Materials and Devices (IBMD), credono che questa scoperta rimuova un ostacolo a ulteriori miglioramenti nella risoluzione e nella sensibilità in aree come le tecnologie di visualizzazione, inchiostri di sicurezza, e bioimmagini, con il potenziale per stimolare le innovazioni manifatturiere in Australia.

Per superare l'estinzione che attenua la luminosità delle nanoparticelle ultra-piccole, i fisici dell'UTS hanno sviluppato un nuovo tipo di nanoparticella chiamata "punti termici". Raccogliendo calore ed energia termica, e convertendo questa energia in più emissioni luminose, i ricercatori hanno dimostrato un aumento di 1000 volte della luminosità delle nanoparticelle.

Pubblicato in Fotonica della natura , l'autore principale Dr. Jiajia Zhou dell'UTS Institute for Biomedical Materials and Devices (IBMD), dice questa scoperta "ci permette di dimostrare il più piccolo termometro, solo 10 nm più piccolo della dimensione di una singola molecola, per misurare i cambiamenti di temperatura localizzati su scala nanometrica usando la luce".

Professor Dayong Jin, Direttore dell'IBMD, afferma che man mano che cresce la domanda di dispositivi più piccoli con funzionalità sempre più integrate, lo stesso vale per la necessità di "mattoni" più piccoli e luminosi per queste tecnologie.

"Tuttavia le nanoparticelle hanno uno strato superficiale "difficile" che è molto difficile da capire, "dice il professor Jin.

"Più piccola è la nanoparticella, maggiore è la superficie, e al di sotto di 10 nm l'enorme rapporto superficie/volume si traduce in uno strato scuro otticamente inattivo.

"Abbiamo scoperto che questo strato scuro è sensibile alla temperatura, consentendoci di trovare un nuovo modo per attivare l'intensità e dimostrare che le nanoparticelle al di sotto dei 10 nm possono ancora emettere fluorescenza in modo efficiente, "dice il professor Jin.

Dottor Zhou, che ha ricevuto finanziamenti per questo progetto dall'Australian Research Council come DECRA Research Fellow, mostra che i punti termici possono essere utilizzati per creare inchiostri di sicurezza per il rilevamento di frodi e applicazioni anticontraffazione.

"Questa scoperta evidenzia anche il potenziale di nuovi tipi di nanosensori per la diagnosi precoce delle malattie, compresi i nanotermometri altamente sensibili che possono fornire un modo non invasivo per rispondere a molte domande biologiche su scala nanometrica, come il modo in cui le cellule si sviluppano e si differenziano nel cancro, " dice il dottor Zhou.

"Il potenziale di questo approccio è molto ampio e potrebbe essere applicato anche per migliorare significativamente l'efficienza dei film di celle solari organiche e dei display luminosi che utilizzano micro LED".