小巧且具有革命性：KIT 的物理學家 Larissa Kohler 開發(fā)了一種新型諧振器，可以使更小的納米顆�？梢�。圖片來源：Markus Breig，KIT

傳統(tǒng)顯微鏡在光的幫助下產(chǎn)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(shù)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(shù)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(fā)生碰撞。這些碰撞導致納米粒子隨機移動。現(xiàn)在也可以檢測到這種布朗運動，”專家們添加�！暗侥壳盀橹�，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(zhì)。“由于水合物殼，它是有可能檢測到?jīng)]有它就太小的納米顆粒，”科勒說。此外，蛋白質(zhì)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(chǎn)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(zhì)、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。