Microscópios convencionais produzem imagens ampliadas de pequenas estruturas ou objetos com a ajuda da luz. As nanopartículas, no entanto, são tão pequenas que dificilmente absorvem ou dispersam a luz e, portanto, permanecem invisíveis. Os ressonadores ópticos aumentam a interação entre a luz e as nanopartículas:capturam a luz no menor espaço refletindo-a milhares de vezes entre dois espelhos. Caso uma nanopartícula esteja localizada no campo de luz capturado, ela interage milhares de vezes com a luz, de modo que a mudança na intensidade da luz pode ser medida. "O campo de luz tem várias intensidades em diferentes pontos do espaço. Isso permite tirar conclusões sobre a posição da nanopartícula no espaço tridimensional", diz a Dra. Larissa Kohler do Physikalisches Institut do KIT.
O ressonador torna os movimentos das nanopartículas visíveis

E não apenas isso:"Se uma nanopartícula está localizada na água, ela colide com moléculas de água que se movem em direções arbitrárias devido à energia térmica. Essas colisões fazem com que a nanopartícula se mova aleatoriamente. Esse movimento browniano agora também pode ser detectado", os especialistas adiciona. "Até agora, era impossível para um ressonador óptico rastrear o movimento de uma nanopartícula no espaço. Só foi possível afirmar se a partícula está ou não localizada no campo de luz", explica Kohler. No novo ressonador Fabry-Pérot baseado em fibra, espelhos altamente refletores estão localizados nas extremidades das fibras de vidro. Ele nos permite derivar o raio hidrodinâmico da partícula, ou seja, a espessura da água ao redor da partícula, a partir de seu movimento tridimensional. Isso é importante, pois essa espessura altera as propriedades da nanopartícula. "Como resultado da casca de hidrato, é possível detectar nanopartículas que seriam muito pequenas sem ela", diz Kohler. Além disso, a casca de hidrato em torno de proteínas ou outras nanopartículas biológicas pode ter um impacto nos processos biológicos.

Uma aplicação potencial do ressonador pode ser a detecção de movimento tridimensional com alta resolução temporal e caracterização de propriedades ópticas de nanopartículas biológicas, como proteínas, origami de DNA ou vírus. Desta forma, o sensor pode fornecer informações sobre processos biológicos ainda não compreendidos. + Explorar mais

Rastreando o movimento de uma única nanopartícula