Lichtverstrooiing van sub-15 nm objecten binnen en buiten een plasmonische nanocavity. Credit: Natuurcommunicatie (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-63380-8
Nanodeeltjes zijn overal. Nanodeeltjes vinden een breed scala aan toepassingen in biomedische toepassingen, detectie, energieconversie en industriële processen. Maar nanodeeltjes kunnen ook negatieve implicaties hebben als milieuverontreinigende stoffen, defecten en onvolkomenheden in elektrische en fotonische circuits.
Er is een dringende behoefte om ze te karakteriseren en te begrijpen. De kleinste nanodeeltjes zijn vooral moeilijk te detecteren met conventionele lichtmicroscopen. Ze fluoresceren niet onder UV -licht en verspreiden te weinig licht om op te vallen.
Onderzoekers van de Universiteit van Twente hebben een nieuwe optische methode ontwikkeld om extreem kleine metalen nanodeeltjes zichtbaar te maken, zo klein als 1,8 nanometers. Dat is kleiner dan de meeste virussen en bijna 100.000 keer dunner dan een menselijk haar. Waar normaal dure elektronenmicroscopen vereist zijn, werkt deze nieuwe techniek met een relatief eenvoudige opstelling, zonder complexe bereidingstappen. De studie is gepubliceerd in Natuurcommunicatie.
Gouden sandwich versterkt het lichtsignaal
De onderzoekers ontwikkelden een techniek waarmee we de ongelooflijk kleine metalen deeltjes kunnen ‘zien’ door een kleine holte te creëren tussen een goudfilm en een gouden nanodeeltje. Vervolgens plaatsten ze het nano-object (het gefluister) in deze holte.
“Deze structuur is effectief een Nano Golden Sandwich”, zegt eerste auteur en UT-onderzoeker Mohammadreza Aghdaee. Wanneer het licht in deze holte schijnt, stuitert het rond en interactie met het kleine nano-object specifiek. Deze interactie versterkt het lichtsignaal zoveel dat het kleine deeltje eindelijk kan worden gezien.
Deze truc werkt dankzij een fysica -fenomeen dat sterke koppeling wordt genoemd, waarbij licht en materie -uitwisselingsenergie zo snel en efficiënt uitwisselen dat ze zich als een enkel nieuw systeem gedragen. Het resultaat? Een unieke vingerafdruk in het lichtsignaal dat de aanwezigheid van het kleine deeltje onthult.
Omdat de methode niet afhankelijk is van fluorescerende labels of kleurstoffen, kan deze in veel gebieden worden toegepast, zoals vroege diagnose van ziekten via biomarkers op nanoschaal of omgevingssensoren die verontreinigende stoffen detecteren voordat ze zich verspreiden. Aghdaee stelt: “We kunnen het misschien ook gebruiken om chips en elektronica te inspecteren om nanoschaaldefecten vroeg te zien.”
Meer informatie:
Mohammadreza Aghdaee et al, optische detectie van enkele sub-15 nm objecten met behulp van elastische verstrooiing sterke koppeling, Natuurcommunicatie (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-63380-8
Dagboekinformatie:
Natuurcommunicatie
Verstrekt door University of Twente