Un nuovo risonatore ottico per l’individuazione di nanoparticelle piccolissime è stato sviluppato da un team di ricerca dell’Istituto di Tecnologia di Karlsruhe (KIT). Secondo quanto riferisce il relativo comunicato, il nuovo risonatore ottico permette il calcolo del raggio idrodinamico delle particelle. Si tratta dello spessore dell’acqua che circonda una particella il quale può essere calcolato analizzando il movimento tridimensionale della particella stessa, come spiega Larissa Kohler, ricercatrice del Physikalisches Institut del KIT e una delle autrici dello studio.
Individuare particelle molto piccole
Come spiega lo stesso comunicato, individuare particelle molto piccole, a livello nanoscopico, è molto difficile in quanto a questi livelli di grandezza le particelle cominciano a non riflettere più la luce. Sostanzialmente sono invisibili ai microscopi ottici tradizionali. Per aumentare l’interazione tra la stessa luce e le nanoparticelle possono essere usati i risonatori ottici, dispositivi che riescono a recepire bassissime quantità di luce moltiplicandola e riflettendola migliaia di volte tramite due piccoli specchi.
La particella interagisce migliaia di volte con la luce ed è possibile, dunque, analizzare i livelli di variazione dell’intensità della luce stessa. In questo modo si può sapere la posizione della nanoparticella nello spazio tridimensionale, come spiega la Kohler.
Particelle nanoscopiche in un liquido
Tuttavia quando una particella è collocata in un liquido comincia a muoversi in maniera più arbitraria perché c’è una maggiore energia termica. È dunque più difficile rilevare la collocazione della particella nello spazio tridimensionale. Come spiega la ricercatrice, è stato impossibile, fino ad oggi, realizzare un ristoratore ottico che riesce a seguire i movimenti di una particella in queste condizioni.
“Finora, è stato impossibile per un risonatore ottico seguire il movimento di una nanoparticella nello spazio. È stato solo possibile stabilire se la particella si trova o meno nel campo di luce”, spiega la Kohler.
Nuovo risonatore Fabry-Pérot
Il nuovo risonatore Fabry-Pérot sviluppato dai ricercatori permette il calcolo del movimento tridimensionale di una particella con una risoluzione temporale più alta. “Grazie al guscio di idrato, è possibile rilevare nanoparticelle che sarebbero state troppo piccole senza di esso”, spiega la Kohler.
Eventuali utilizzi di questo nuovo risonatore potrebbero ricadere nel settore biologico, in particolare nei settori di studio che si interessano di proteine, DNA o virus. Il nuovo dispositivo, agevolando la caratterizzazione delle proprietà ottiche delle nanoparticelle biologiche, potrebbe farci scoprire nuovi fenomeni biologici.
Note e approfondimenti
- KIT – KIT – Media – Comunicati stampa – PI 2021 – Il nuovo sensore rileva nanoparticelle sempre più piccole (IA)
- Tracking Brownian motion in three dimensions and characterization of individual nanoparticles using a fiber-based high-finesse microcavity | Nature Communications (IA) (DOI: 10.1038/s41467-021-26719-5)
