Forskare arbetar för att göra nanopartiklar ännu mindre, samtidigt som de behåller sina användbara optiska egenskaper, tror att de har upptäckt ett sätt att övervinna en grundläggande fysisk begränsning som kallas "termisk släckning".

Forskarna, från UTS Institute for Biomedical Materials and Devices (IBMD), tror att denna upptäckt tar bort ett hinder för ytterligare förbättringar av upplösning och känslighet inom områden som displayteknik, säkerhetsfärger, och bioavbildning, med potential att stimulera tillverkningsinnovationer i Australien.

För att övervinna släckningen som dämpar ljusstyrkan hos ultrasmå nanopartiklar, UTS -fysikerna utvecklade en ny typ av nanopartikel som kallas "termiska prickar". Genom att skörda värme och termisk energi, och omvandla denna energi till fler ljusutsläpp, forskarna visade en 1000 -faldig ökning av nanopartiklarnas ljusstyrka.

Publicerad i Nature Photonics , huvudförfattare Dr Jiajia Zhou från UTS Institute for Biomedical Materials and Devices (IBMD), säger att denna upptäckt "tillåter oss att visa den minsta termometern, bara 10 nm mindre än storleken på en enda molekyl, för att mäta lokaliserade temperaturförändringar i nanoskala med hjälp av ljus. "

Professor Dayong Jin, Direktör för IBMD, säger att i takt med att efterfrågan på mindre enheter med mer och mer integrerade funktioner ökar, så också behovet av mindre och ljusare "byggstenar" för denna teknik.

"Men nanopartiklar har ett" knepigt "ytskikt som är mycket utmanande att förstå, "Säger professor Jin.

"Ju mindre nanopartikel desto större ytarea, och under 10 nm resulterar det enorma yt -volymförhållandet i ett mörkt lager som är optiskt inaktivt.

"Vi upptäckte att detta mörka lager är känsligt för temperatur så att vi kan hitta ett nytt sätt att aktivera intensiteten och bevisa att nanopartiklar under 10 nm fortfarande effektivt kan fluorescera, "Säger professor Jin.

Dr Zhou, som fick finansiering för detta projekt från Australian Research Council som forskare i DECRA, visar att de termiska prickarna kan användas för att skapa säkerhetsfärger för applikationer för upptäckt av bedrägerier och förfalskning.

"Denna upptäckt belyser också potentialen för nya typer av nanosensorer för tidig diagnos av sjukdomar, inklusive mycket känsliga nanotermometrar som kan ge ett icke-invasivt sätt att svara på många biologiska frågor på nanoskala, som hur celler utvecklas och differentieras vid cancer, "Dr Zhou säger.

"Potentialen för detta tillvägagångssätt är mycket bred och kan också tillämpas för att avsevärt förbättra effektiviteten hos organiska solcellsfilmer och ljusskärmar som använder mikro -LED."