莱布尼茨IPHT的研究人员在破译微小纳米物体方面取得了重大进展。他们使用特殊的光纤，确定了一种新的光学模式，可以沿着光纤的整个长度实现均匀照明，并确定了可以用光纤测量的单个物体的分辨率极限。因此，他们为以前所未有的精度观察纳米颗粒奠定了基础。他们的研究结果发表在《Optica》和《NatureCommunications》杂志上。

研究人员利用微结构纤维研究纳米尺度的新物理现象

基于纤维的方法是表征制药、生物分析和材料科学中快速移动纳米颗粒的一种有前景的方法。特别是，光纤辅助纳米粒子跟踪分析(FaNTA)能够对光纤微通道中限制的单个纳米物体进行微观观察，并精确确定其尺寸分布。德国耶拿莱布尼茨光子技术研究所(LeibnizIPHT)的科学家正在研究FaNTA方法的可能性及其在各种纳米级应用中的潜力。

发现新的光态

作为研究的一部分，研究人员首次展示了玻璃纤维中的新光学模式。他们在《Optica》杂志上描述了这种被称为光链的模式，它可以使沿着整个光纤扩散的纳米粒子实现极其均匀和恒定的照明。

在光纤中产生这样的光强度需要纤芯中充满液体的纳米通道形式的复杂纳米结构，可用于纳米物体的实时检测和计数。为了证明光纤中新模式的形成及其对于FaNTA方法的优势，研究人员通过在直径为400纳米的纤芯中心配备光导通道的特殊光纤进行了实验研究，充满含有扩散纳米物体的液体溶液。

该纤维由HeraeusConamic公司制造。当光耦合到光纤中时，它以线束的形式沿着集成流体通道均匀传播。结果，待检查的样品，包括其中所含的纳米物体，可以被强烈且极其均匀地照射。单个纳米颗粒散射的光可以高精度地观察颗粒物体的动态。

“由微结构光纤设计形成的光链能够在光流控光纤中实现前所未有的均匀照明和恒定的高光强度，从而允许对微小物体进行极长且更精确的跟踪。通过这种方式，我们可以防止通常发生的光强度变化莱布尼兹IPHT光纤光子学研究部负责人MarkusA.Schmidt教授解释说：“这使得我们能够一致地检测最小的纳米颗粒，从而实现非常高的测量精度。”新的照明模式与他的团队以及贺利氏石英玻璃专家的专业知识。

获得的知识有助于优化FaNTA方法在最小纳米物体检测中的应用。例如，生命科学中快速扩散的粒子(例如病毒)、它们的数量和尺寸分布，以及化学反应(例如在研究药物的作用机制时)都可以非常精确地确定。

识别最小的可测量纳米粒子

此外，在半导体行业中，对于微芯片的生产和杂质的识别，对极小过程和颗粒种类的观察变得越来越重要。FaNTA方法还允许在微观上高精度地跟踪材料科学领域的这些纳米级过程。

在使用含有限制微小纳米物体的流体微通道的微结构光纤的实验测试中，莱布尼茨IPHT研究人员成功检测到了FaNTA可测量的最小粒子，从而探索了整个FaNTA测量方法的分辨率极限。

在《自然通讯》杂志上描述的实验中，他们研究了含有微小颗粒的混合物，并能够高精度地表征直径仅为9纳米的极小、自由扩散的纳米颗粒。这是迄今为止使用纳米颗粒跟踪分析确定的单个纳米颗粒的最小直径。

因此，FaNTA方法提供了开辟以前难以实现的纳米级应用的潜力，例如，能够在未来监测纳米颗粒的生长或药物的质量控制。