Wetenschappers die nanodeeltjes nog kleiner maken, met behoud van hun nuttige optische eigenschappen, geloven dat ze een manier hebben ontdekt om een ​​fundamentele fysieke beperking te overwinnen die bekend staat als "thermisch blussen".

De onderzoekers, van het UTS Institute for Biomedical Materials and Devices (IBMD), geloven dat deze ontdekking een obstakel wegneemt voor verdere verbeteringen in resolutie en gevoeligheid op gebieden zoals weergavetechnologieën, veiligheidsinkten, en biobeeldvorming, met het potentieel om productie-innovaties in Australië te stimuleren.

Om de uitdoving te overwinnen die de helderheid van ultrakleine nanodeeltjes dimt, de UTS-fysici ontwikkelden een nieuw type nanodeeltje genaamd "thermische stippen". Door warmte en thermische energie te oogsten, en deze energie omzetten in meer lichtemissies, de onderzoekers toonden een 1000-voudige toename van de helderheid van de nanodeeltjes.

Gepubliceerd in Natuurfotonica , hoofdauteur Dr. Jiajia Zhou van het UTS Institute for Biomedical Materials and Devices (IBMD), zegt dat deze ontdekking "ons in staat stelt om de kleinste thermometer te demonstreren, slechts 10 nm kleiner dan de grootte van een enkel molecuul, om de gelokaliseerde temperatuurveranderingen op nanoschaal met licht te meten."

Professor Dayong Jin, directeur van IBMD, zegt dat naarmate de vraag naar kleinere apparaten met steeds meer geïntegreerde functionaliteiten groeit, dat geldt ook voor de behoefte aan kleinere en helderdere "bouwstenen" voor deze technologieën.

"Nanodeeltjes hebben echter een 'lastige' oppervlaktelaag die zeer moeilijk te begrijpen is, ' zegt professor Jin.

"Hoe kleiner het nanodeeltje, hoe groter het oppervlak, en onder 10nm resulteert de enorme oppervlakte-tot-volumeverhouding in een donkere laag die optisch inactief is.

"We ontdekten dat deze donkere laag temperatuurgevoelig is, waardoor we een nieuwe manier kunnen vinden om de intensiteit te activeren en te bewijzen dat nanodeeltjes onder de 10 nm nog steeds efficiënt kunnen fluoresceren. ' zegt professor Jin.

Dr. Zhou, die voor dit project financiering ontving van de Australian Research Council als DECRA Research Fellow, laat zien dat de thermische stippen kunnen worden gebruikt om veiligheidsinkten te maken voor fraudedetectie en anti-namaaktoepassingen.

"Deze ontdekking benadrukt ook het potentieel voor nieuwe soorten nanosensoren voor vroege diagnose van ziekten, inclusief zeer gevoelige nanothermometers die een niet-invasieve manier kunnen bieden om veel biologische vragen op nanoschaal te beantwoorden, zoals hoe cellen zich ontwikkelen en differentiëren bij kanker, " zegt Dr. Zhou.

"Het potentieel voor deze aanpak is zeer breed en kan ook worden toegepast om de efficiëntie van organische zonnecelfilms en lichtschermen die micro-LED's gebruiken aanzienlijk te verbeteren."