Geleneksel mikroskoplar, ışık yardımıyla küçük yapı veya cisimlerin büyük görüntülerini üretiyor. Fakat nano parçacıklar çok küçük olduğundan, ışığı zar zor emiyor ya da dağıtıyor ve böylece görünmez kalıyorlar. Optik yankılatıcılar, ışık ve nano parçacıklar arasındaki etkileşimi artırıyor: Işığı iki ayna arasında binlerce kez yansıtarak, en küçük alanda yakalıyorlar. Yakalanan ışık alanında bir nano parçacık bulunduğunda, ışıkla binlerce kez etkileşime giriyor ve bu sayede ışık yoğunluğundaki değişim ölçülebiliyor. Karlsruhe Teknoloji Enstitüsünün Fizik Bölümünde çalışan Dr. Larissa Kohler, “Bu ışık alanı, uzaydaki farklı noktalarda çeşitli yoğunluklara sahip” diyor. “Böylelikle nano parçacığın üç boyutlu uzaydaki konumuna göre çıkarımlar yapılabiliyor.”
Nanoparçacıkların hareketlerini görünür kılıyor
Üstelik sadece bu da değil. Bilim insanı Kohler, sözlerini şöyle sürdürüyor: “Bir nano parçacık suda bulunuyorsa, ısıl enerji sebebiyle keyfi yönlerde hareket eden su molekülleriyle çarpışıyor. Bu çarpışmalar nano parçacığın rastgele hareket etmesine sebep oluyor. Bu Brownyen hareket, artık tespit de edilebiliyor. Optik bir yankılatıcının uzaydaki bir nano parçacığın hareketini takip etmesi, şimdiye kadar imkansızdı. Sadece parçacığın ışık alanında bulunup bulunmadığını belirlemek mümkündü.” Lif tabanlı yeni Fabry-Perot yankılatıcısında, yüksek derecede yansıtıcı aynalar cam liflerin uçlarına yerleştiriliyor. Bu sayede, parçacığın üç boyutlu hareketinden hidrodinamik çapı; yani parçacığın etrafındaki suyun kalınlığı çıkarılabiliyor. Bu önemli bir şey çünkü söz konusu kalınlık, nano parçacığın özelliklerini değiştiriyor. “Suyla oluşan bu çeperin sonucunda, normalde çok küçük olan nano parçacıkları tespit etmek mümkün” diyor Kohler. Dahası, proteinlerin veya diğer biyolojik nano parçacıkların etrafında suya oluşan çeperler, biyolojik süreçler üzerinde etki meydana getirebilir.
Biyolojik süreçlere dönük tespitler
Yankılatıcı ayrıca, üç boyutlu hareketin yüksek zamansal çözünürlükte tespit edilmesinde ve proteinler, DNA origamisi ya da virüsler gibi biyolojik nano parçacıkların optik özelliklerinin nitelenmesinde kullanılabilir. Bu yolla algılayıcı, henüz anlaşılamamış biyolojik süreçlere dönük tespitler yapılmasını sağlayabilir. Çalışma Nature Communications bülteninde yayımlandı.
Kaynak: Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
