In een gezamenlijk onderzoeksproject wetenschappers van het Max Born Instituut voor niet-lineaire optica en korte pulsspectroscopie (MBI), de Technische Universität Berlin (TU) en de Universiteit van Rostock zijn er voor het eerst in geslaagd om in een laboratoriumexperiment vrije nanodeeltjes in beeld te brengen met behulp van een laserbron met hoge intensiteit. Eerder, de structurele analyse van deze extreem kleine objecten via single-shot diffractie was alleen mogelijk in grootschalige onderzoeksfaciliteiten met behulp van zogenaamde XUV- en röntgenvrije elektronenlasers. Hun baanbrekende resultaten vergemakkelijken de zeer efficiënte karakterisering van de chemische, optische en structurele eigenschappen van individuele nanodeeltjes en zijn zojuist gepubliceerd in Natuurcommunicatie . De hoofdauteur van de publicatie is junior onderzoeker Dr. Daniela Rupp die het project uitvoerde aan de TU Berlijn en nu een junior onderzoeksgroep start bij MBI.

In hun experiment hebben de onderzoekers expandeerden heliumgas door een mondstuk dat tot extreem lage temperatuur wordt gekoeld. Het heliumgas verandert in een supervloeibare toestand en vormt een straal van vrij vliegende minuscule nanodruppeltjes. "We stuurden ultrakorte XUV-pulsen naar deze kleine druppeltjes en maakten snapshots van deze objecten door het verstrooide laserlicht op te nemen op een grote detector om de druppelvorm te reconstrueren, " legt dr. Daniela Rupp uit.

"De sleutel tot het succesvolle experiment waren de XUV-pulsen met hoge intensiteit die werden gegenereerd in het laserlab van MBI en die gedetailleerde verstrooiingspatronen produceren met slechts één enkele opname, " legt Dr. Arnaud Rouzée van MBI uit. "Door de zogenaamde groothoekmodus te gebruiken die toegang biedt tot de driedimensionale morfologie, we konden tot nu toe niet-waargenomen vormen van de supervloeibare druppeltjes identificeren, ", voegt professor Thomas Fennel van MBI en de Universiteit van Rostock toe. De resultaten van het onderzoeksteam maken een nieuwe klasse van metrologie mogelijk voor het analyseren van de structuur en optische eigenschappen van kleine deeltjes. Dankzij ultramoderne laserlichtbronnen, het maken van afbeeldingen van de kleinste stukjes materie is niet langer exclusief voor de grootschalige onderzoeksfaciliteiten.