La plus haute précision : La fibre microstructurée mesure la taille des nanoparticules.
Une meilleure recherche sur les questions environnementales et bioanalytiques à l'avenir
Des chercheurs de l'Institut Leibniz de technologie photonique (Leibniz IPHT) ont mis au point une nouvelle conception de fibre de verre qui permet d'observer exceptionnellement longtemps un grand nombre de nanoparticules individuelles se déplaçant librement dans un liquide. Cela permet de déterminer la distribution de taille des nano-objets dans un échantillon avec une précision encore plus grande. Les scientifiques jettent ainsi les bases d'une recherche encore meilleure sur les questions environnementales et bioanalytiques à l'avenir.
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Qu'il s'agisse de l'analyse de l'eau, de la production de vaccins ou de l'examen d'échantillons biologiques, des mélanges de particules minuscules se produisent dans presque tous les domaines de la vie quotidienne et sont composés d'une variété d'objets minuscules différents dans des environnements liquides. La détermination précise des composants individuels d'un tel mélange de particules fines dans un liquide (dispersion) pose des défis à la science - notamment en ce qui concerne la largeur de leur distribution de taille et la présence de diverses espèces de particules qui ne diffèrent que légèrement en taille. Une nouvelle fibre de verre microstructurée (fibre à élément antirésonant unique) développée à l'IPHT de Leibniz offre la possibilité d'améliorer considérablement la précision de la caractérisation de la taille des nano-objets.
Une nouvelle fibre optique pour une analyse de haute précision
Avec la fibre optique spéciale réalisée à l'institut d'Iéna, les nano-objets en solution aqueuse d'un diamètre inférieur à 20 nanomètres peuvent être confinés, suivis individuellement et leur taille déterminée avec précision. Cela permet d'analyser précisément les distributions de taille des nanoparticules dans les mélanges. À cette fin, la fibre de verre est dotée d'un microcanal à paroi mince, donc conducteur de lumière, de 17 micromètres de diamètre.
Pour examiner un échantillon, le fluide des particules est mis en contact avec la fibre à noyau creux, qui se remplit de l'échantillon fluide sous l'effet de la force capillaire. La lumière couplée est guidée le long du canal de fluide intégré de la fibre. La paroi de verre, qui n'a que 756 nanomètres d'épaisseur, permet un éclairage intense et uniforme de l'échantillon à examiner et des nano-objets qu'il contient. La lumière diffusée par les nanoparticules individuelles permet de suivre leur position et donc de réaliser des observations microscopiques très précises. "Avec notre nouvelle méthode à fibres optiques, les objets nanométriques individuels peuvent être suivis sur de longues périodes. De cette façon, nous pouvons déterminer leur taille de manière extrêmement précise et fiable, de sorte que nous pouvons caractériser les composants individuels d'un mélange", explique Mona Nissen, doctorante au département de photonique à fibre de Leibniz IPHT.
Dans des études expérimentales avec des mélanges de particules présentant une faible différence de taille, constituées de nanosphères de polystyrène d'un diamètre moyen de 100 et 125 nanomètres, les chercheurs ont pu démontrer une caractérisation de haute précision en utilisant la nouvelle fibre optique. Les scientifiques ont pu mesurer précisément la distribution de taille et identifier les composants individuels à la fois dans des mélanges de particules monodisperses avec des nano-objets d'une seule espèce et d'une seule classe de taille et dans des compositions de particules polydisperses avec des objets de propriétés et de tailles différentes.
Applications à l'échelle nanométrique
L'approche par fibre optique présentée offre la possibilité d'être utilisée dans des applications nanotechnologiques dans le domaine de l'environnement et de la bioanalyse ainsi qu'en chimie et en médecine pour le contrôle de la taille des nanoparticules. Les chercheurs voient des scénarios d'application, par exemple, dans l'examen des eaux à la recherche de résidus microplastiques, l'analyse d'échantillons de patients tels que l'urine, l'observation des produits de synthèse dans les sciences chimiques ou le développement de médicaments.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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