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小巧且具有革命性：KIT 的物理學家 Larissa Kohler 開發了一種新型諧振器，可以使更小的納米顆粒可見。圖片來源：Markus Breig，KIT

傳統顯微鏡在光的幫助下產生小結構或物體的放大圖像。然而，納米顆粒非常小，它們幾乎不吸收或散射光，因此保持不可見。光學諧振器增加了光和納米粒子之間的相互作用：它們通過在兩個鏡子之間反射數千次來在最小的空間中捕獲光。如果納米顆粒位于捕獲的光場中，它會與光相互作用數千次，從而可以測量光強度的變化。“光場在空間的不同點具有不同的強度。這使得可以就納米粒子在三維空間中的位置得出結論，”來自 KIT Physikalisches Institut 的 Larissa Kohler 博士說。

諧振器使納米粒子的運動可見

不僅如此：“如果納米粒子位于水中，它會與由于熱能而向任意方向移動的水分子發生碰撞。這些碰撞導致納米粒子隨機移動。現在也可以檢測到這種布朗運動，”專家們添加。“到目前為止，光學諧振器是不可能的跟蹤納米粒子在空間中的運動。只能說明粒子是否位于光場中，”科勒解釋說。在新型纖維法布里-珀羅諧振器中，高反射鏡位于玻璃纖維的末端。它使我們能夠推導出粒子的流體動力學半徑，即粒子周圍水的厚度，來自其三維運動。這很重要，因為這種厚度會改變納米粒子的性質。“由于水合物殼，它是有可能檢測到沒有它就太小的納米顆粒，”科勒說。此外，蛋白質或其他生物納米顆粒周圍的水合物外殼可能會對生物過程產生影響。

諧振器的一個潛在應用可能是檢測具有高時間分辨率的三維運動，以及表征生物納米粒子（如蛋白質、DNA 折紙或病毒）的光學特性。通過這種方式，傳感器可能會提供對尚未了解的生物過程的見解。