Ett team av forskare från Institute of Materials Science vid Kaunas University of Technology (KTU), Litauen tillsammans med kollegor från Japan och Lettland kom fram till en metod som tvingar över 300 miljoner metallnanopartiklar att självmonteras till vanliga strukturer, som förbättrar deras interaktion med ljus med storleksordningar. Detta arbete kan vara till nytta för att utveckla ultrasmå lasrar som kan bidra till diagnostik av många sjukdomar, inklusive onkologiska.

Vid KTU Institute of Materials Science, forskare studerar material på atomer och molekyler för att hitta sätt att effektivt omordna egenskaperna hos olika ytor som används inom fotonik och medicin. I den senaste studien, KTU -forskare professor Sigitas Tamulevicius, Professor Tomas Tamulevicius och doktorand studenten Mindaugas Juodenas fördjupade sig i världen av de minsta metallpartiklarna och deras interaktion med ljus.

"Dessa metallnanopartiklar är väldigt små - så små att tusen av dem skulle kunna passa över ett människohår, sa Juodenas.

Sådana partiklar kan resonant interagera med ljus, vilket är ett intressant och användbart fenomen i sig. Om, dock, de utgör en större, periodisk struktur, deras kollektiva interaktion med ljus blir inte bara storleksordningar starkare utan kan också kontrolleras. Detta öppnar en uppsjö av möjligheter för utveckling av ultra-små fotoniska enheter, såsom nanolasers.

"Vi kom på en metod som tvingar över 300 miljoner metallnanopartiklar att självmontera på ett vanligt sätt. Detta gör att de interagerar med ljus mer effektivt. Vilka är fördelarna? Detta är en möjlighet att utveckla biologiska sensorer som är extremt känsliga och kan upptäcka även enstaka molekyler.Diagnostik av olika sjukdomar skulle således bli möjlig i ett mycket tidigt skede, "förklarade Juodenas, en av medförfattarna till forskningen.

KTU -forskares prestation kan också gynna den nya cancerbehandlingsmetoden - fototermisk behandling - som för närvarande utvecklas över hela världen. Fototermisk behandling innebär att värme som produceras genom nanopartiklarnas resonanta interaktion med ljus appliceras på ett mycket litet område för att döda cancerceller utan att påverka andra vävnader i kroppen. Detta kräver laserteknik, och en enhet med nanopartiklarna som föreslagits av KTU -forskare kan möjliggöra utveckling av implanterbara nanolasers, vilket skulle hjälpa till att omdirigera ljus till skadliga celler mer effektivt.

Forskningsresultat publicerades i den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften ACS Nano .