Значительный прогресс в области нанотехнологий порождает новые вызовы, связанные с необходимостью точного обнаружения и мониторинга сверхмалых частиц, представляющих потенциальную угрозу для здоровья и окружающей среды. В этом контексте, исследователи из Технического университета Эйндховена совершили революционный прорыв, разработав уникальный фотонно-кристаллический сенсор, способный детектировать индивидуальные наночастицы диаметром всего 50 нанометров.
Данное достижение знаменует собой новую веху в развитии нанодиагностических технологий, значительно расширяя возможности обнаружения ультрадисперсных частиц (UFP) — опасного класса загрязняющих веществ, содержащихся в дыме, выхлопных газах и тонерах для принтеров. Ранее существующие методы были ограничены в своей способности регистрировать индивидуальные частицы, сопоставимые по размеру с UFP.
В основе разработанного сенсора лежит принцип фотонных кристаллов — периодических оптических структур, способных отражать свет во всех направлениях. Ключевым элементом является микроскопическая полость в кристалле, размером менее одного кубического микрометра, которая позволяет удерживать свет в течение продолжительного времени. Когда наночастица приближается к этой полости, длина волны захваченного излучения изменяется, что регистрируется высокочувствительным оптоволоконным детектором.
Результаты, опубликованные в журнале Optica, демонстрируют беспрецедентную чувствительность разработанного сенсора, превосходящую возможности предыдущих технологий. Данный прорыв открывает новые горизонты для высокоточного мониторинга ультрадисперсных загрязняющих частиц, что имеет критически важное значение для оценки их потенциального воздействия на здоровье человека и окружающую среду.
Данная инновация является ярким примером синергии фундаментальных исследований в области фотоники и практических потребностей современного общества в области контроля качества воздуха. Широкое внедрение таких сверхчувствительных нанодиагностических систем способно внести значительный вклад в решение глобальных проблем, связанных с загрязнением окружающей среды.
