Kan een spiegel een sinaasappel in een donut veranderen? Het antwoord is absoluut nee in de echte (macro)wereld. Maar op nanoschaal een spiegel kan een 'oranje' patroon veranderen in een 'donut' patroon door het 'oranje' te overlappen met zijn gereflecteerde spiegelbeeld.

Een team van onderzoekers van de University of Technology Sydney (UTS) heeft voor het eerst aangetoond dat fluorescerende nanodeeltjes die in de buurt van een spiegel worden geplaatst, unieke patronen genereren die kunnen worden gebruikt om hun locatie te bepalen.

De onderzoekers schrijven dit effect toe aan de interferentie van het lichtgevende nanodeeltje met zijn eigen spiegelbeeld. Met behulp van deze methode kunnen ze ook de grootte van deeltjes detecteren met een resolutie van één nanometer - of ongeveer 1/80, 000ste van de diameter van een mensenhaar.

Deze doorbraak in ultragevoelige meettechnologie, gepubliceerd in Natuurcommunicatie , zou vele toepassingen kunnen hebben, waaronder het volgen en analyseren van ziekteverwekkende virussen en andere pathogenen.

"Als we in een spiegel kijken, verandert dat onze fysieke vorm niet, maar dat is niet het geval met emissiepatronen van nanodeeltjes, ", zegt toonaangevende co-auteur Dr. Fan Wang van het UTS Institute for Biomedical Materials and Devices.

"Als je een nanodeeltje voor een spiegel plaatst, het zal zijn imago vanzelf veranderen, en de beeldvorm weerspiegelt de afstand tussen het deeltje en de spiegel. Dit komt door het faseverschil tussen de zender en zijn beeld, " hij zegt.

De onderzoekers beschrijven deze codering van positie-informatie van de zelfinterferentie van een deeltjesemissie als het "SELFI-effect". De resulterende patronen omvatten Gaussiaans, donut en boogschieten doelvormen.

"Voor zover wij weten, de ruimtelijke verdeling van de SELFI van de spontane emissie van meerdere emitters op nanoschaal is niet gerapporteerd, ", zegt toonaangevende co-auteur professor Dayong Jin.

"Deze SELFI leidt tot een snelle, hoge resolutie en anti-drift detectiemethode om de positie van een enkele nanodeeltjes nauwkeurig op te lossen."

De nanodeeltjes zijn gedoteerd met veel ionen van zeldzame aardelementen om de nodige luminescentie te bereiken om een ​​effectieve SELFI te creëren.

De auteurs merken op dat deze nieuwe methode geschikt is voor conventionele widefield fluorescentiemicroscopie-opstellingen zonder systeemaanpassing.