莱布尼茨光子技术研究所(LeibnizIPHT)的研究人员开发了一种新的玻璃纤维设计，可以对液体中大量独立、自由移动的纳米粒子进行超长时间的观察。这允许以更高的精度确定样品中纳米物体的尺寸分布。因此，科学家们正在为未来更好地研究环境和生物分析问题奠定基础。
无论是水分析、疫苗生产还是生物样本检测——微小颗粒的混合物几乎存在于日常生活的所有领域，由液体环境中的各种不同的微小物体组成。
准确测定液体(分散体)中这种细颗粒混合物的各个成分对科学提出了挑战——尤其是在它们的尺寸分布宽度和存在尺寸仅略有不同的各种颗粒种类方面。莱布尼兹IPHT开发的新型微结构玻璃纤维(单反谐振元件纤维)具有显着提高纳米物体尺寸表征的测量精度的潜力。
借助耶拿研究所实现的特殊光纤，可以限制、单独跟踪水溶液中直径小于20纳米的纳米物体，并精确确定它们的尺寸。这使研究人员能够精确分析混合物中纳米粒子的尺寸分布。为此，玻璃纤维具有直径为17微米的薄壁导光微通道。
为了检查样品，颗粒流体与空心纤维接触，由于毛细管力，纤维充满了流体样品。耦合光沿着光纤的集成流体通道被引导。玻璃壁的厚度仅为756纳米，可对要检查的样品和包含的纳米物体进行强烈而均匀的照明。
单个纳米粒子散射的光可以跟踪它们的位置，从而实现高精度的显微观察。“通过我们新的光纤方法，可以长时间跟踪单个纳米级物体。通过这种方式，我们可以非常准确可靠地确定它们的尺寸，这样我们就可以表征混合物中的单个成分，”MonaNissen解释说,LeibnizIPHT光纤光子学系博士生。
在对由平均直径为100和125纳米的聚苯乙烯纳米球组成的具有小尺寸差异的颗粒混合物进行的实验研究中，研究人员能够使用新型光纤展示高精度表征。科学家们能够精确测量尺寸分布并识别单分散粒子混合物中的单个成分，其中包括具有一种物种和尺寸等级的纳米物体，以及具有不同性质和尺寸的物体的多分散粒子组合物。
纳米级应用
所提出的光纤方法提供了在环境和生物分析领域以及化学和医学领域的纳米技术应用中用于纳米粒子尺寸控制的潜力。研究人员看到了应用场景，例如，在检测水中的微塑料残留物、分析尿液等患者样本、观察化学科学中的合成产物或药物开发等方面。