Een team van onderzoekers van het Institute of Materials Science aan de Kaunas University of Technology (KTU), Litouwen kwam samen met collega's uit Japan en Letland met een methode die meer dan 300 miljoen metalen nanodeeltjes dwingt zichzelf te assembleren tot reguliere structuren, die hun interactie met licht met orden van grootte versterken. Dit werk kan nuttig zijn bij het ontwikkelen van ultrakleine lasers die kunnen bijdragen aan de diagnostiek van vele ziekten, waaronder oncologische.

Aan het KTU Institute of Materials Science, onderzoekers bestuderen materialen op het niveau van atomen en moleculen om manieren te vinden om de kenmerken van verschillende oppervlakken die worden gebruikt op het gebied van fotonica en geneeskunde efficiënt te herschikken. In de meest recente studie, KTU-wetenschappers Professor Sigitas Tamulevicius, Professor Tomas Tamulevicius en Ph.D. student Mindaugas Juodenas dook in de wereld van de kleinste metaaldeeltjes en hun interactie met licht.

"Deze metalen nanodeeltjes zijn erg klein - zo klein dat er duizend op een mensenhaar passen, ' zei Juodenas.

Dergelijke deeltjes kunnen resonant interageren met licht, wat op zich al een interessant en nuttig fenomeen is. Indien, echter, ze vormen een grotere, periodieke structuur, hun collectieve interactie met licht wordt niet alleen orden van grootte sterker, maar kan ook worden gecontroleerd. Dit opent een overvloed aan mogelijkheden voor de ontwikkeling van ultrakleine fotonische apparaten, zoals nanolasers.

"We kwamen met een methode die ervoor zorgt dat meer dan 300 miljoen metalen nanodeeltjes op regelmatige wijze zichzelf assembleren. Hierdoor gaan ze efficiënter met licht om. Wat zijn de voordelen? Dit is een kans om biologische sensoren te ontwikkelen die extreem gevoelig en kan zelfs afzonderlijke moleculen detecteren. Diagnostiek van verschillende ziekten zou zo in een zeer vroeg stadium mogelijk worden, " legde Juodenas uit, een van de co-auteurs van het onderzoek.

De prestatie van KTU-onderzoekers zou ook ten goede kunnen komen aan de nieuwe kankerbehandelingsmethode - fotothermische behandeling - die momenteel wereldwijd wordt ontwikkeld. Fotothermische behandeling houdt in dat warmte die wordt geproduceerd door de resonerende interactie van nanodeeltjes met licht, wordt toegepast op een zeer klein gebied om kankercellen te doden zonder andere weefsels in het lichaam aan te tasten. Dit vereist lasertechnologie, en een apparaat met de nanodeeltjes-arrays voorgesteld door KTU-onderzoekers zou de ontwikkeling van implanteerbare nanolasers mogelijk maken, wat zou helpen om licht efficiënter om te leiden naar schadelijke cellen.

Onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift ACS Nano .