Handige nanodeeltjes helpen 'het gordijn open te trekken' in de wereld van superkleine dingen
door Staff Writers
Canberra, Australië (SPX) 01 mei 2023
Natuurkundigen van de Australian National University (ANU) gebruiken nanodeeltjes om nieuwe lichtbronnen te ontwikkelen die ons in staat zullen stellen het gordijn open te trekken voor de wereld van extreem kleine objecten – duizenden keren kleiner dan een mensenhaar – met grote voordelen voor medische en andere technologieën.
De bevindingen, gepubliceerd in Science Advances, kunnen grote implicaties hebben voor de medische wetenschap door een betaalbare en effectieve oplossing te bieden voor het analyseren van kleine objecten die te klein zijn voor microscopen om te zien, laat staan voor het menselijk oog. Het werk zou ook gunstig kunnen zijn voor de halfgeleiderindustrie en het verbeteren van de kwaliteitscontrole van de fabricage van computerchips.
De ANU-technologie maakt gebruik van zorgvuldig ontworpen nanodeeltjes om de lichtfrequentie die camera's en andere technologieën zien tot zeven keer te verhogen. De onderzoekers zeggen dat er "geen limiet" is aan hoe hoog de frequentie van licht kan worden verhoogd. Hoe hoger de frequentie, hoe kleiner het object dat we kunnen zien met die lichtbron.
De technologie, die slechts een enkel nanodeeltje nodig heeft om te werken, zou in microscopen kunnen worden geïmplementeerd om wetenschappers te helpen in te zoomen op de wereld van superkleine dingen met 10 keer de resolutie van conventionele microscopen. Dit zou onderzoekers in staat stellen objecten te bestuderen die anders te klein zouden zijn om te zien, zoals de interne structuren van cellen en individuele virussen.
Door dergelijke kleine objecten te kunnen analyseren, kunnen wetenschappers bepaalde ziekten en gezondheidsproblemen beter begrijpen en bestrijden.
“Conventionele microscopen kunnen alleen objecten bestuderen die groter zijn dan zo'n tien miljoenste van een meter. Er is echter een groeiende vraag in een reeks sectoren, waaronder de medische wereld, om veel kleinere objecten tot op een miljardste van een meter te kunnen analyseren”, zegt hoofdauteur dr. Anastasiia Zalogina, van de ANU Research School of Physics and the University van Adelaide, zei.
"Onze technologie zou kunnen helpen om aan die vraag te voldoen."
De onderzoekers zeggen dat de door de ANU ontwikkelde nanotech zou kunnen helpen bij het creëren van een nieuwe generatie microscopen die veel gedetailleerdere beelden kunnen produceren.
“Wetenschappers die een sterk vergroot beeld willen genereren van een extreem klein object op nanoschaal, kunnen geen conventionele optische microscoop gebruiken. In plaats daarvan moeten ze vertrouwen op microscopietechnieken met superresolutie of een elektronenmicroscoop gebruiken om deze kleine objecten te bestuderen, "zei Dr Zalogina.
“Maar zulke technieken zijn traag en de technologie is erg duur, vaak meer dan een miljoen dollar.
"Een ander nadeel van elektronenmicroscopie is dat het gevoelige monsters die worden geanalyseerd kan beschadigen, terwijl op licht gebaseerde microscopen dit probleem verminderen."
Lichtstralen die we waarnemen als verschillende kleuren van de regenboog zijn elektromagnetische golven die oscilleren met verschillende frequenties.
Wat we als rood zien, is de laagste frequentie die onze ogen kunnen waarnemen. Zelfs lagere frequenties die niet zichtbaar zijn voor het menselijk oog worden infrarood genoemd. Violet heeft de hoogste lichtfrequentie die we kunnen zien. Ultraviolet, dat een nog hogere frequentie heeft, is onzichtbaar voor het menselijk oog.
Hoewel onze ogen geen infrarood en ultraviolet licht kunnen detecteren, is het voor ons mogelijk om het te 'zien' met behulp van camera's en andere technologieën.
Co-auteur dr. Sergey Kruk, ook van ANU, zei dat onderzoekers geïnteresseerd zijn in het bereiken van zeer hoge frequenties van licht, ook wel bekend als 'extreem-ultraviolet'.
“Met violet licht kunnen we veel kleinere dingen zien dan met rood licht. En met extreem-ultraviolette lichtbronnen kunnen we dingen zien die verder gaan dan wat mogelijk is met conventionele microscopen van vandaag,' zei dr. Kruk.
Dr. Kruk zei dat de ANU-technologie ook kan worden gebruikt in de halfgeleiderindustrie als kwaliteitscontrolemaatregel om een gestroomlijnd productieproces te garanderen.
“Computerchips bestaan uit zeer kleine componenten met afmetingen van bijna een miljardste van een meter. Tijdens het chipproductieproces zou het gunstig zijn voor fabrikanten om kleine bronnen van extreem ultraviolet licht te gebruiken om dit proces in realtime te volgen om eventuele problemen in een vroeg stadium te diagnosticeren, "zei hij.
"Op die manier konden fabrikanten middelen en tijd besparen op slechte batches chips, waardoor de opbrengst van de chipproductie toenam. Geschat wordt dat een toename van één procent in de opbrengsten van de fabricage van computerchips zich vertaalt in een besparing van twee miljard dollar.
“De bloeiende optische en fotonica-industrie van Australië wordt vertegenwoordigd door bijna 500 bedrijven en is goed voor ongeveer $ 4.3 miljard aan economische activiteit, waardoor ons hightech-ecosysteem goed gepositioneerd is om nieuwe soorten lichtbronnen te gebruiken om nieuwe wereldmarkten in nanotechnologie-industrieën en onderzoek te bereiken .”
Dit werk werd uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers van de Universiteit van Brescia, de Universiteit van Arizona en de Universiteit van Korea.
Onderzoeksrapport:Opwekking van hoge harmonischen door een diëlektrische resonator met een subgolflengte
Gerelateerde Links
Australian National University
Stellaire chemie, het universum en alles daarbinnen
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
- Bron: https://www.spacedaily.com/reports/Nifty_nanoparticles_help_peel_back_the_curtain_into_the_world_of_super_small_things_999.html
