Het gebruik van streepjescodes om alledaagse artikelen te labelen en te identificeren is net zo vertrouwd als een bezoek aan de supermarkt. Stel je voor dat je die streepjescodes een miljoen keer verkleint, van millimeter tot nanometerschaal, zodat ze in levende cellen kunnen worden gebruikt om te labelen, identificeer en volg de bouwstenen van het leven of, vermengd met inkt om namaak te voorkomen. Dit is de grens van nano-engineering, die fabricage en gecontroleerde manipulatie van nanostructuren op atomair niveau vereisen - nieuw, fundamenteel onderzoek, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , toont de mogelijkheden en kansen die voor ons liggen.

De door de University of Technology Sydney (UTS) geleide samenwerking ontwikkelde een nanokristalgroeimethode die de groeirichting bepaalt, het produceren van programmeerbare atomaire dunne lagen, willekeurige nanorods met streepjescode, met morfologische uniformiteit. Het resultaat is miljoenen verschillende soorten nanobarcodes die een "bibliotheek" kunnen vormen voor toekomstige detectietoepassingen op nanoschaal.

De onderzoekers verwachten dat dergelijke streepjescodestructuren brede interesse zullen wekken in een reeks toepassingen als informatie-nanodragers voor bio-nanotechnologie, levenswetenschappen, gegevens opslag, zodra ze zijn opgenomen in een verscheidenheid aan matrices.

Hoofdauteur Dr. Shihui Wen zei dat het onderzoek een benchmark biedt die het potentieel zal openen voor het ontwerpen van kleinere nanofotonica-apparaten.

"De anorganische nanobarcodestructuren zijn rigide, en het is gemakkelijk om de composiet te controleren, nauwkeurigheid van dikte en afstand tussen verschillende functionele segmenten voor geometrische streepjescodes buiten de optische diffractielimiet. Omdat ze chemisch en optisch stabiel zijn, de nanoscopische streepjescodes kunnen worden gebruikt als dragers voor het afleveren van medicijnen en het volgen in de cel, zodra het oppervlak van de streepjescodestructuren verder is gemodificeerd en gefunctionaliseerd met sondemoleculen en ladingen, "Dr. Wen, van het UTS Institute of Biomedical Materials and Devices (IBMD), zei.

Het team had ook een extra doorbraak met de ontwikkeling van een roman, decoderingssysteem achter elkaar, met behulp van superresolutie-nanoscopie om verschillende optische streepjescodes binnen de diffractielimiet te karakteriseren.

senior auteur, UTS IBMD-directeur, Professor Dayong Jin zei dat er geen commercieel systeem beschikbaar was voor dit soort beeldvorming met superresolutie.

"We moesten de instrumenten bouwen om de geavanceerde functies te diagnosticeren die opzettelijk in de kleine nanostaaf kunnen worden ingebouwd. Deze samen stellen ons in staat om het verdere potentieel te ontsluiten voor het plaatsen van atomaire moleculen waar we ze willen, zodat we kunnen doorgaan met het miniaturiseren van apparaten. de eerste keer dat we het superresolutiesysteem konden gebruiken om te onderzoeken, activeren en uitlezen van het specifieke functionele segment binnen de nanorod.

"Stel je een klein apparaat voor, kleiner dan een duizendste van de breedte van een mensenhaar, en we kunnen selectief een bepaald gebied van dat apparaat activeren, zie de optische eigenschappen, kwantificeer ze. Dit is de wetenschap die nu veel nieuwe mogelijkheden laat zien, " zei hij. Professor Jin is ook de mededirecteur van het UTS-SUStech Joint Research Centre.

De onderzoekers denken dat de ontwikkelde optische apparaten op nanoschaal gelijktijdig kunnen worden gebruikt voor het taggen van verschillende cellulaire soorten.

"Deze apparaten zijn ook gemakkelijk toepasbaar voor anti-vervalsing met een hoog beveiligingsniveau wanneer verschillende batches ervan worden gemengd met inkt en gemakkelijk kunnen worden afgedrukt op hoogwaardige producten voor authenticatie." zei Dr. Wen.