La società moderna sta lavorando più vicino alla nanoscala di quanto non creda. Le scoperte e i progressi nello sviluppo e nella manipolazione di nanostrutture hanno portato a progressi tecnologici che non solo guidano i dispositivi di imaging e rilevamento, ma rendono anche possibili pilastri della vita moderna come schermi tattili e display a LED ad alta risoluzione.

Una nuova recensione scritta da leader internazionali nel loro campo, e pubblicato in Natura , si concentra sulle nanoparticelle luminescenti al centro di molti progressi e sulle opportunità e le sfide per queste tecnologie per raggiungere il loro pieno potenziale.

autore senior, Professor Dayong Jin, afferma che cercando di capire come si comportano le singole nanoparticelle gli scienziati stanno ponendo domande molto fondamentali per sviluppare strumenti che possono essere utilizzati per realizzare scoperte tecnologiche in diversi settori, tra cui la medicina personalizzata, sicurezza informatica e comunicazione quantistica.

"Lo scopo di questo campo è comprendere veramente le proprietà di questi atomi artificiali in modo che le loro proprietà possano essere controllate e adattate all'applicazione di cui abbiamo bisogno, ", afferma. Il professor Jin è il direttore dell'Istituto per i materiali e i dispositivi biomedici (IBMD) dell'Università di tecnologia di Sydney (UTS) e il direttore del Centro di ricerca comune per i materiali e i dispositivi biomedici di UTS-SUStech.

Il documento illustra l'aumento delle misurazioni di singole molecole e il rapido progresso nella microscopia ottica che ha permesso di "vedere" la fluorescenza dei singoli fotoni e, in tal modo, la scoperta della fotofisica sottostante della nanoscala. Dai punti quantici ai punti di carbonio, nanodiamanti fluorescenti e nanoparticelle fabbricate da minerali oscuri come la perovskite, tutti strumenti promettenti per applicazioni diverse come l'imaging, rilevamento di biomarcatori e memorizzazione dei dati.

Ma come ammettono gli autori "più ci avviciniamo alla perfezione nella progettazione delle nanoparticelle, più difficili diventano le sfide”.

L'autore principale Dr. Jiajia Zhou di UTS IBMD, specializzato nella costruzione di spettroscopia ottica a singola particella per scoprire il comportamento più imprevedibile delle nanoparticelle, afferma che c'è richiesta di nanoparticelle più piccole ed efficienti con nuove funzioni e caratteristiche desiderabili.

"Soprattutto per applicazioni biomediche e intracellulari come sonde molecolari e sensori. Qui si tratta solo di pochi nanometri di dimensione dove la sfida nel formare nanoparticelle uniformi e nel controllarne la forma, le dimensioni e le proprietà ottiche richiedono nuove conoscenze sulla chimica della superficie delle nanoparticelle, Per esempio, " lei dice.

Ancora, in un campo in rapido movimento il potenziale sembra essere limitato solo dall'immaginazione scientifica e, più probabilmente, la capacità delle discipline scientifiche e ingegneristiche di integrare conoscenze e competenze, dicono gli autori.

"Questo documento è un'ampia indagine e mette in evidenza la necessità di uno sforzo globale e di risorse verso la ricerca fondamentale necessaria per continuare a spingere i confini di ciò che è possibile su scala nanometrica, affinché la società possa beneficiare delle numerose opportunità emergenti, "dice il professor Jin.

Il professor Jin immagina un mondo in cui il tweezing su nanoscala viene utilizzato per assemblare dispositivi basati su nanoparticelle ibride e dove le firme biomediche possono essere utilizzate per rispondere a domande sulla risposta di un individuo alle terapie farmacologiche, tutto da una goccia di sangue.

"Ogni giorno, quando le persone si divertono a utilizzare smartphone e touch screen per inviare messaggi, e display ad alta risoluzione per visualizzare immagini e guardare video, potrebbero dimenticare da dove viene questa tecnologia.

"Queste tecnologie possono sembrare progetti di ingegneria, ma in realtà sono il risultato di decenni di ricerca di scienziati e studenti che lavorano "al buio" per rispondere a domande fondamentali su come funziona la natura su scala più piccola, " Egli ha detto.