Fortschritt bei „photothermischer“ Mikroskopie
Forscher der Universität Leipzig arbeiten an Grundlagen für das Aufspüren heißer Nanoteilchen.
Eine an der Universität Leipzig entdeckte neue Mikroskopietechnik ermöglicht es, winzige Nanoteilchen unterhalb der optischen Auflösungsgrenze sichtbar zu machen, indem man sie mit einem Laser leicht aufheizt. In dem umgebenden Material entsteht dabei eine Art Fata Morgana, die dann mit Hilfe eines zweiten Lasers genau verfolgt werden kann. Diese „photothermische“ Mikroskopie an einzelnen Goldnanopartikeln eröffnet ein weites Feld neuer Anwendungen von der Chemie, über die optische Datenverarbeitung bis hin zur Tumortherapie.
Abb.: Erhitzte Goldpartikel unter dem Mikroskop. (Bild: M. Selmke)
Die Methode nutzt dabei kleinste Mengen an Wärme, die einzelne Moleküle oder Nanopartikel nach der Absorption von Licht an ihre Umgebung abgeben. Wie bei einer Fata Morgana entsteht so ein variierender Brechungsindex. „Die Wärme erzeugt eine winzige Linse, eine Nanolinse, wie wir durch unsere Messungen und den Vergleich mit einer von uns entwickelten präzisen Theorie nachgewiesen haben", erläutert Markus Selmk, Wissenschaftler an der Universität Leipzig.
Den Forschern ist es damit nicht nur möglich, einzelne absorbierende Nanopartikel genau in ihren optischen Eigenschaften zu vermessen, sie können vielmehr auch die Temperaturerhöhung in der Umgebung der Partikel genau kontrollieren. "Damit wissen wir, wie sich gezielt Materialien auf wenigen Nanometern thermisch verändern lassen oder wie wir kleinste Partikel und Moleküle mit Hilfe von Wärme vorantreiben können –ähnlich wie bei einer Lichtmühle", erklärt Marco Braun, der ebenfalls maßgeblich zu dem Projekt beigetragen hat.
Die beiden Wissenschaftler hoffen mit ihren Ergbenissen, dem noch jungen Forschungsgebiet der "Heißen Nanopartikel und Nanostrukturen" einen entscheidenden Anschub gegeben zu haben.
U. Leipzig / PH
