Los microscopios convencionales producen imágenes ampliadas de pequeñas estructuras u objetos con la ayuda de la luz. Las nanopartículas, sin embargo, son tan pequeñas que apenas absorben o dispersan la luz y, por lo tanto, permanecen invisibles. Los resonadores ópticos aumentan la interacción entre la luz y las nanopartículas:capturan la luz en el espacio más pequeño reflejándola miles de veces entre dos espejos. En caso de que una nanopartícula se encuentre en el campo de luz capturado, interactúa miles de veces con la luz de modo que se puede medir el cambio en la intensidad de la luz. "El campo de luz tiene varias intensidades en diferentes puntos del espacio. Esto permite sacar conclusiones con respecto a la posición de la nanopartícula en el espacio tridimensional", dice la Dra. Larissa Kohler del Instituto Physikalisches de KIT.

El resonador hace visibles los movimientos de las nanopartículas

Y no solo eso:“Si una nanopartícula se encuentra en el agua, choca con moléculas de agua que se mueven en direcciones arbitrarias debido a la energía térmica. Estas colisiones hacen que la nanopartícula se mueva aleatoriamente. Este movimiento browniano ahora también se puede detectar”, dicen los expertos. agrega. "Hasta ahora, ha sido imposible para un resonador óptico rastrear el movimiento de una nanopartícula en el espacio. Solo era posible establecer si la partícula se encuentra o no en el campo de luz", explica Kohler. En el novedoso resonador Fabry-Pérot basado en fibra, los espejos altamente reflectantes están ubicados en los extremos de las fibras de vidrio. Nos permite derivar el radio hidrodinámico de la partícula, es decir, el espesor del agua que rodea la partícula, a partir de su movimiento tridimensional. Esto es importante, porque este espesor cambia las propiedades de la nanopartícula. "Como resultado de la capa de hidrato, es posible detectar nanopartículas que habrían sido demasiado pequeñas sin ella", dice Kohler. Además, la capa de hidrato que rodea las proteínas u otras nanopartículas biológicas podría tener un impacto en los procesos biológicos.

Una aplicación potencial del resonador puede ser la detección de movimiento tridimensional con alta resolución temporal y la caracterización de propiedades ópticas de nanopartículas biológicas, como proteínas, origami de ADN o virus. De esta manera, el sensor podría proporcionar información sobre procesos biológicos aún no comprendidos. + Explora más

Seguimiento del movimiento de una sola nanopartícula