科学家用纳米粒子"剥开"极微小事物世界的秘密

澳大利亚国立大学(ANU)的物理学家正在利用纳米粒子创造创新的光源，这将使我们能够"剥开幕布"进入极其微小的物体的世界--这些物体比人的头发还要小几千倍。这将带来医学和其他技术领域的重大进步。

发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的这一发现为医学科学领域带来了巨大的潜力。它提出了一种具有成本效益和高效的方法来检查那些太小而无法被显微镜看到的物体。这项研究还可以通过加强计算机芯片生产的质量控制过程对半导体行业产生积极影响。

澳大利亚国立大学的技术使用精心设计的纳米粒子，将照相机和其他技术看到的光的频率提高了七倍。研究人员说，光的频率能提高到多高是"没有限制的"。频率越高，我们使用该光源所能看到的物体就越小。

这项技术只需要一个纳米粒子就能工作，它可以被应用到显微镜中，帮助科学家以传统显微镜10倍的分辨率放大到超小事物的世界。这将使研究人员能够研究那些本来太小而无法看到的物体，如细胞的内部结构和单个病毒。

能够分析这样的小物体可以帮助科学家更好地理解和对抗某些疾病和健康状况。

"传统的显微镜只能研究大于约一千万分之一米的物体。然而，包括医学领域在内的一系列部门对能够分析小到十亿分之一米的物体的需求越来越大，"主要作者、来自澳大利亚国立大学物理研究学院和阿德莱德大学的Anastasiia Zalogina博士说。

研究人员说，ANU开发的纳米技术可以帮助创建新一代的显微镜，可以产生更详细的图像。

"想要对极小的纳米级物体产生高倍放大的图像的科学家们不能使用传统的光学显微镜。相反，他们必须依靠超分辨率显微镜技术或使用电子显微镜来研究这些微小物体，"Zalogina博士说。

"但是这种技术很慢，而且技术非常昂贵，往往要花费超过一百万美元。电子显微镜的另一个缺点是它可能会损坏正在分析的精细样品，而基于光的显微镜则可以缓解这一问题。"

研究人员认为是彩虹的不同颜色的光束是以不同频率振荡的电磁波。我们所看到的红色是我们的眼睛所能检测到的最低频率。人眼无法看到的更低频率被称为红外线。紫色具有我们能看到的最高的光频率，紫外线的频率甚至更高，但人眼却看不见。

虽然我们的眼睛无法检测到红外线和紫外线，但我们有可能利用相机和其他技术"看到"它。

同样来自ANU的共同作者Sergey Kruk博士说，研究人员对实现非常高频率的光感兴趣，也被称为'极紫外光'。

"与使用红光相比，用紫光我们可以看到更小的东西。而利用极紫外光源，我们可以看到今天传统显微镜所能看到的东西，"Kruk博士说。

澳大利亚国立大学的技术也可用于半导体行业，作为一种质量控制措施，以确保简化的制造过程。"算机芯片由非常微小的部件组成，其特征尺寸几乎小到十亿分之一米。在芯片生产过程中，制造商使用微小的极紫外光源来实时监测这一过程，以便尽早诊断出任何问题，这将是有益的。这样一来，制造商就可以在坏的批次的芯片上节省资源和时间，从而提高芯片制造的产量。据估计，计算机芯片制造的收益率提高一个百分点，就会转化为20亿美元的节约。澳大利亚蓬勃发展的光学和光子学产业由近500家公司代表，占约43亿美元的经济活动，使我们的高科技生态系统有能力采用新型光源，以进入纳米技术产业和研究的新全球市场。