Herzschlag von Nanoteilchen wird sichtbar

Foto: Zeichnung vom Messprinzip der dreieckigen Nanoantennen

Allerdings sind Nanoteilchen auch in den besten Mikroskopen nicht mehr sichtbar und daher schwierig zu untersuchen. Auf dem Weg dahin hat Juniorprofessor Markus Lippitz vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung zusammen mit seinem Doktoranden Thorsten Schumacher jetzt einen Durchbruch erzielt. Er nutzte dabei eine Nanoantenne, die von Professor Harald Giessen am 4. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart bereits als Nanosensor erfolgreich angewendet wurde.

Durch die Analyse der Schwingungen können Wissenschaftler einiges über das Nanogold lernen: Verhält es sich beim Schwingen wie ein Stück Stahl, spielt eher das Volumen eine Rolle, schwingt es wie ein aufgeblasener Luftballon, wird das Verhalten eher von der Oberfläche dominiert. Dieses spannende, neue Forschungsfeld nennt sich Nanomechanik.

Die Nanoantenne sorgt dafür, dass das Laserlicht besonders scharf gebündelt und in das zu untersuchende Nanoteilchen eingekoppelt wird. Umgekehrt werden die Lichtmodulationen aufgrund der nanomechanischen Schwingungen sehr effizient wieder in den Laserstrahl eingekoppelt. „Das ist das erste Mal, dass jemand Nanoantennen nutzt, um nichtlineare optische Effekte zeitaufgelöst zu untersuchen. Das Ganze funktioniert wie bei einem Handy, bei dem die Antenne dafür sorgt, dass die elektromagnetischen Wellen in die kleinen Schaltkreise des Handys effektiv ein- und ausgekoppelt werden“, erklärt Lippitz.

Lippitz sieht großes Anwendungspotenzial für die neue Methode: „In Zukunft werden wir Nano-Objekte von nur wenigen Nanometern Durchmesser in den Brennpunkt einer Nanoantenne legen und dabei mithilfe von nichtlinearer Optik Abläufe studieren können, die nur wenige Femtosekunden (1 Femtosekunde = 1 Milliardstel einer Millionstel Sekunde) dauern. Dann können wir gleichsam Filme auf der Nanoskala drehen, die die extremste Zeitlupe besitzen, die man sich nur vorstellen kann. Man wird Halbleiter-Quantenpunkte, aber auch chemische und biologische Objekte, wie zum Beispiel kleinste Viren auf diese Art untersuchen können.“



COMPAMED.de; Quelle: Universität Stuttgart