漂亮的纳米粒子帮助揭开帷幕进入超小事物的世界

澳大利亚国立大学 (ANU) 的物理学家正在使用纳米粒子开发新的光源，这将使我们能够“揭开帷幕”进入极小物体的世界——比人的头发小数千倍——并在以下方面取得重大进展医疗和其他技术。

这项发表在《科学进展》杂志上的研究结果可能对医学科学产生重大影响，因为它提供了一种负担得起且有效的解决方案来分析显微镜无法看到的微小物体，更不用说人眼了。这项工作也可能有利于半导体行业和提高计算机芯片制造的质量控制。

ANU 技术使用精心设计的纳米粒子，将相机和其他技术看到的光频率提高多达七倍。研究人员表示，光的频率可以增加多高“没有限制”。频率越高，我们使用该光源能够看到的物体越小。

这项技术只需要一个纳米粒子就可以工作，可以应用到显微镜中，帮助科学家以传统显微镜 10 倍的分辨率放大到超小物体的世界。这将使研究人员能够研究否则太小而看不见的物体，例如细胞和单个病毒的内部结构。

能够分析这些小物体可以帮助科学家更好地理解和对抗某些疾病和健康状况。

“传统显微镜只能研究大于百万分之一米的物体。然而，包括医学领域在内的一系列部门对能够分析小到十亿分之一米的更小物体的需求不断增长，”来自澳大利亚国立大学物理研究所和大学的主要作者 Anastasiia Zalogina 博士阿德莱德说。

“我们的技术可以帮助满足这一需求。”

研究人员表示，ANU 开发的纳米技术可以帮助制造新一代显微镜，产生更详细的图像。

“想要生成极小的纳米级物体的高度放大图像的科学家无法使用传统的光学显微镜。相反，他们必须依靠超分辨率显微镜技术或使用电子显微镜来研究这些微小物体，”Zalogina 博士说。

“但是这样的技术很慢，而且技术非常昂贵，通常要花费超过一百万美元。

“电子显微镜的另一个缺点是它可能会损坏正在分析的精细样品，而基于光学的显微镜可以缓解这个问题。”

我们认为彩虹的不同颜色的光束是以不同频率振荡的电磁波。

我们看到的红色是我们眼睛可以检测到的最低频率。人眼不可见的更低频率称为红外线。紫色具有我们能看到的最高光频率。紫外线的频率更高，人眼是看不见的。

虽然我们的眼睛无法检测到红外线和紫外线，但我们可以使用相机和其他技术“看到”它。

同样来自澳大利亚国立大学的共同作者 Sergey Kruk 博士说，研究人员对实现非常高频率的光很感兴趣，也称为“极紫外线”。

“与使用红光相比，使用紫光我们可以看到更小的东西。借助极紫外光源，我们可以看到当今传统显微镜无法看到的东西，”Kruk 博士说。

Kruk 博士表示，ANU 技术还可以作为质量控制措施用于半导体行业，以确保简化制造流程。

“计算机芯片由非常小的组件组​​成，其特征尺寸几乎只有十亿分之一米。在芯片生产过程中，制造商使用微小的极紫外光源实时监控该过程以及早诊断任何问题将是有益的，”他说。

“这样制造商就可以在不良批次芯片上节省资源和时间，从而提高芯片制造的产量。据估计，计算机芯片制造产量每增加 1%，就会节省 20 亿美元。

“澳大利亚蓬勃发展的光学和光子学产业由近 500 家公司代表，约占 43 亿美元的经济活动，使我们的高科技生态系统处于有利地位，可以采用新型光源，以进入纳米技术产业和研究的新全球市场”

这项工作是与布雷西亚大学、亚利桑那大学和高丽大学的研究人员合作进行的。