Piccolo e rivoluzionario:il fisico Larissa Kohler, KIT, ha sviluppato un nuovo tipo di risonatore che rende visibili nanoparticelle sempre più piccole. Credito:Markus Breig, KIT
I microscopi convenzionali producono immagini ingrandite di piccole strutture o oggetti con l'aiuto della luce. Le nanoparticelle, tuttavia, sono così piccole che difficilmente assorbono o disperdono la luce e, quindi, rimangono invisibili. I risonatori ottici aumentano l'interazione tra luce e nanoparticelle:catturano la luce nello spazio più piccolo riflettendola migliaia di volte tra due specchi. Nel caso in cui una nanoparticella si trovi nel campo luminoso catturato, interagisce migliaia di volte con la luce in modo tale da poter misurare il cambiamento nell'intensità della luce. "Il campo luminoso ha varie intensità in diversi punti dello spazio. Ciò consente di trarre conclusioni rispetto alla posizione della nanoparticella nello spazio tridimensionale", afferma la dott.ssa Larissa Kohler del Physikalisches Institut del KIT.
Il risonatore rende visibili i movimenti delle nanoparticelle
E non solo:"Se una nanoparticella si trova nell'acqua, si scontra con molecole d'acqua che si muovono in direzioni arbitrarie a causa dell'energia termica. Queste collisioni fanno sì che la nanoparticella si muova in modo casuale. Ora è possibile rilevare anche questo movimento browniano", gli esperti aggiunge. "Finora, è stato impossibile per un risonatore ottico tracciare il movimento di una nanoparticella nello spazio. Era solo possibile affermare se la particella si trova o meno nel campo luminoso", spiega Kohler. Nel nuovo risonatore Fabry-Pérot a base di fibre, specchi altamente riflettenti si trovano alle estremità delle fibre di vetro. Ci permette di ricavare il raggio idrodinamico della particella, cioè lo spessore dell'acqua che circonda la particella, dal suo movimento tridimensionale. Questo è importante, perché questo spessore cambia le proprietà della nanoparticella. "Come risultato del guscio di idrato, è possibile rilevare nanoparticelle che sarebbero state troppo piccole senza di esso", afferma Kohler. Inoltre, il guscio di idrato attorno alle proteine o ad altre nanoparticelle biologiche potrebbe avere un impatto sui processi biologici.
Una potenziale applicazione del risonatore potrebbe essere il rilevamento del movimento tridimensionale con un'elevata risoluzione temporale e la caratterizzazione delle proprietà ottiche di nanoparticelle biologiche, come proteine, origami di DNA o virus. In questo modo, il sensore potrebbe fornire informazioni su processi biologici non ancora compresi. + Esplora ulteriormente
