Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Микроструктурированное волокно измеряет размер наночастиц

Микроструктурированное волокно измеряет размер наночастиц
Микроструктурированное волокно измеряет размер наночастиц

Исследователи из Института фотонных технологий им. Лейбница (Leibniz IPHT) разработали новый дизайн стекловолокна, который позволяет проводить исключительно длительные наблюдения за большим количеством отдельных свободно движущихся наночастиц в жидкости. Это позволяет определять распределение нанообъектов по размерам в образце с еще большей точностью. Таким образом, ученые закладывают основу для еще более качественных исследований экологических и биоаналитических вопросов в будущем.

Будь то анализ воды, производство вакцин или исследование биологических образцов — смеси мельчайших частиц встречаются почти во всех сферах повседневной жизни и состоят из множества различных крошечных объектов в жидких средах.

Точное определение отдельных компонентов такой смеси мелких частиц в жидкости (дисперсии) ставит перед наукой задачи, особенно в отношении ширины их распределения по размерам и присутствия различных видов частиц, которые лишь незначительно отличаются по размеру. Новое микроструктурированное стекловолокно (волокно с одним антирезонансным элементом), разработанное в Leibniz IPHT, предлагает потенциал для значительного повышения точности измерения характеристик размера нанообъектов.

Новое оптическое волокно для высокоточного анализа

С помощью специального оптического волокна, созданного в Йенском институте, нанообъекты в водном растворе диаметром менее 20 нанометров могут удерживаться, индивидуально отслеживаться и точно определяться их размер. Это позволяет исследователям точно анализировать распределение размеров наночастиц в смесях. Для этого стекловолокно имеет тонкостенный и, следовательно, светопроводящий микроканал диаметром 17 микрометров.

Для исследования образца частица жидкости контактирует с полым волокном, которое заполняется образцом жидкости под действием капиллярной силы. Связанный свет направляется по встроенному жидкостному каналу волокна. Стеклянная стенка толщиной всего 756 нанометров обеспечивает интенсивное и равномерное освещение исследуемого образца и содержащихся в нем нанообъектов.

Свет, рассеянный отдельными наночастицами, позволяет отслеживать их положение и, таким образом, обеспечивает высокоточные микроскопические наблюдения. «С помощью нашего нового оптоволоконного метода отдельные нанообъекты можно отслеживать в течение длительного периода времени. Таким образом, мы можем очень точно и надежно определять их размер, чтобы иметь возможность охарактеризовать отдельные компоненты в смеси», — объясняет Мона Ниссен. , докторант кафедры волоконной фотоники в Leibniz IPHT.

В экспериментальных исследованиях со смесями частиц с небольшой разницей в размерах, состоящих из полистирольных наносфер со средним диаметром 100 и 125 нанометров , исследователи смогли продемонстрировать высокую точность характеристики с использованием нового оптического волокна. Ученым удалось точно измерить распределение по размерам и идентифицировать отдельные компоненты как в смесях монодисперсных частиц с нанообъектами одного вида и размерного класса, так и в композициях полидисперсных частиц с объектами разных свойств и размеров.

Наноразмерные приложения

Представленный волоконно-оптический подход предлагает потенциал для использования в нанотехнологических приложениях в области окружающей среды и биоаналитики, а также в химии и медицине для контроля размера наночастиц. Исследователи видят сценарии применения, например, при исследовании воды на наличие остатков микропластика, анализе образцов пациентов, таких как моча, наблюдении за продуктами синтеза в химических науках или разработке лекарств.

Теги: фотон

В тренде