Att använda streckkoder för att märka och identifiera vardagliga föremål är lika bekant som en resa till snabbköpet. Föreställ dig att krympa streckkoderna en miljon gånger, från millimeter till nanometerskala, så att de kunde användas inuti levande celler för att märka, identifiera och spåra livets byggstenar eller, blandas i bläck för att förhindra förfalskning. Detta är gränsen för nanoteknik, kräver tillverkning och kontrollerad manipulation av nanostrukturer på atomnivå – nytt, grundforskning, publiceras i Naturkommunikation , visar möjligheter och möjligheter framöver.

University of Technology Sydney (UTS) ledde samarbete utvecklade en nanokristalltillväxtmetod som styr tillväxtriktningen, producera programmerbara atomära tunna lager, godtyckliga streckkodade nanorods, med morfologisk enhetlighet. Resultatet är miljontals olika sorters nanostreckkoder som kan bilda ett "bibliotek" för framtida avkänningsapplikationer i nanoskala.

Forskarna räknar med att sådana streckkodsstrukturer kommer att locka breda intressen i en rad tillämpningar som informationsnanobärare för bio-nanoteknik, biovetenskap, datalagring, när de är införlivade i en mängd olika matriser.

Huvudförfattaren Dr. Shihui Wen sa att forskningen ger ett riktmärke som kommer att öppna upp potentialen för att konstruera mindre nanofotonikenheter.

"De oorganiska nanostreckkodsstrukturerna är stela, och det är lätt att styra kompositen, tjocklek och avståndsnoggrannhet mellan olika funktionssegment för geometrisk streckkodning bortom den optiska diffraktionsgränsen. Eftersom de är kemiskt och optiskt stabila, de nanoskopiska streckkoderna kan användas som bärare för läkemedelstillförsel och spårning in i cellen, när ytan på streckkodsstrukturerna modifieras ytterligare och funktionaliseras med sondmolekyler och laster, "Dr Wen, från UTS Institute of Biomedical Materials and Devices (IBMD), sa.

Teamet fick också ett ytterligare genombrott med utvecklingen av en roman, tandem avkodningssystem, med hjälp av nanoskopi med superupplösning för att karakterisera olika optiska streckkoder inom diffraktionsgränsen.

Senior författare, UTS IBMD direktör, Professor Dayong Jin sa att det inte fanns något kommersiellt system tillgängligt för denna typ av superupplösningsbilder.

"Vi var tvungna att bygga instrumenteringen för att diagnostisera de sofistikerade funktionerna som avsiktligt kan byggas in i den lilla nanorod. Dessa tillsammans tillåter oss att låsa upp den ytterligare potentialen för att placera atommolekyler där vi vill ha dem så att vi kan fortsätta att miniatyrisera enheter. Detta var första gången vi kunde använda superupplösningssystem för att sondera, aktivera och läs av det specifika funktionella segmentet inom nanorod.

"Föreställ dig en liten enhet, mindre än en tusendels bredd av ett människohår, och vi kan selektivt aktivera en viss region av den enheten, se de optiska egenskaperna, kvantifiera dem. Detta är vetenskapen som nu visar många nya möjligheter, " sa han. Professor Jin är också meddirektör för UTS-SUStech Joint Research Centre.

Forskarna föreställer sig att de utvecklade optiska enheterna i nanoskala kan användas samtidigt för att tagga olika cellulära arter.

"Dessa enheter är också lätta att använda för att motverka förfalskning på hög säkerhetsnivå när olika partier av dem blandas med bläck och lätt kan skrivas ut på högvärdiga produkter för autentisering." sa Dr Wen.