Goldene "Falle" zur Nanoteilchen-Erkennung

Bisher unsichtbare Partikel lassen sich mit Licht-Methode der Universität Twente nachweisen

Prinzipskizze der "Falle" für Nanoteilchen (Illustration: Nature Communications)

Enschede (pte014/03.09.2025/11:30)

Ein Team um Mohammad Reza Aghdaee von der Universität Twente hat eine auf Nanotechnik und Photonik basierende Technik zur Visualisierung kleinster Teilchen mit einer Ausdehnung von weniger als 15 Nanometern entwickelt. Vorerst funktioniert es allerdings nur bei metallischen Teilchen, schreiben die Wissenschaftler. Ihr neues Verfahren stellen die Forscher in der Fachzeitschrift "Nature Communications" vor.

Reflexionen erzeugen Muster

Aghdaee und seine Kollegen haben zwischen einer winzigen Goldkugel und einer hauchdünnen Folie aus Gold einen Spalt geschaffen, in den die gesuchten Nanopartikel gerade so hineinpassen. Diese Anordnung bestrahlen die Forscher mit Licht, das von einem Nanopartikel, der sich in dieser "Falle" befindet, sowie dem Goldkügelchen und der Folie reflektiert wird. Es entsteht ein spezielles Muster, das auf die Anwesenheit beziehungsweise das Fehlen einen Nanoteilchens schließen lässt.

In der Praxis ließe sich ein Luftstrom, in dem Nanopartikel vermutet werden, durch den winzigen Spalt führen. Das Muster verändert sich dann jedesmal, wenn eines der gesuchten Teilchen auftaucht. Das funktioniert aufgrund eines physikalischen Phänomens namens starke Kopplung. Das ist ein Begriff aus der Quantenphysik und beschreibt die Wechselwirkung zwischen Objekten und Licht im submikroskopischen Bereich. Dabei tauschen Licht und Materie so schnell und effizient Energie aus, dass sie sich wie ein einziges neues System verhalten. Das Ergebnis ist ein einzigartiger optischer Fingerabdruck, der die Anwesenheit des winzigen Partikels offenbart.

Für Medizin und Umweltsensorik

Die Methode lässt sich laut den Entwicklern in vielen Bereichen einsetzen, beispielsweise zur Früherkennung von Krankheiten mittels nanoskaliger Biomarker oder in Umweltsensoren, die Schadstoffe erkennen, bevor sie sich ausbreiten. Aghdaee ergänzt: "Wir können sie möglicherweise auch zur Inspektion von Chips und Elektronik einsetzen, um nanoskalige Defekte frühzeitig zu erkennen."

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