O wykorzystaniu zjawiska emisji wymuszonej do badania nanoobiektów w kolejnej polskiej publikacji w „Science”

Dr hab. Łukasz Piątkowski we współpracy z grupą naukowców z ICFO - Instytutu Nauk Fotonicznych w Barcelonie opisał innowacyjną metodę badawczą polegającą na wykorzystaniu zjawiska emisji wymuszonej do obrazowania oraz badania procesów fizykochemicznych zachodzących w pojedynczych nanoobiektach. Wyniki ich pracy zostały opublikowane dziś na łamach prestiżowego magazynu „Science”.

Pojedynczy foton padający na kropkę kwantową wymusza emisję drugiego, bliźniaczego fotonu, który jest bogatym źródłem informacji  o właściwościach dynamicznych tejże kropki (ilustracja: Florian Sterl)

Zamiast oczekiwać na emisję spontaniczną (fluorescencję) badanego obiektu, badacze wykorzystali kombinację impulsów laserowych, które zmuszają obiekt do świecenia, a co za tym idzie sprawiają, że staję się on widoczny. W opublikowanej pracy zademonstrowano możliwość obrazowania pojedynczych kropek kwantowych bazując na indukowaniu emisji wymuszonej. Z kolei wykorzystanie ultrakrótkich impulsów laserowych pozwoliło na określenie jak szybko oraz jakimi ścieżkami poruszają się wzbudzone w kropce kwantowej ładunki elektryczne. Zastosowana technika badawcza oraz uzyskane wyniki mają ogromne znaczenie dla fundamentalnych badań w nanotechnologii, fotonice oraz fotowoltaice.

Wyniki badań przeprowadzonych w ramach stażu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w konkursie POLONEZ 1 przez dr hab. Łukasza Piątkowskiego w ścisłej współpracy z profesorem Niekiem van Hulstem z ICFO w Barcelonie stanowią istotny krok w kierunku możliwości obrazowania również pojedynczych cząsteczek o znaczeniu biologicznym. Wykorzystanie mikroskopii emisji wymuszonej pozwoli w niedługim czasie obrazować cząsteczki o bardzo niskiej fluorescencji bez konieczności znaczenia ich sondami fluorescencyjnymi.

Badania współprowadzone były w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w ramach projektu pt.”Intramolecular hydrogen transfer dynamics in single molecules studied with femtosecond microscopy” finansowanego ze środków NCN w konkursie POLONEZ 1. Dr hab. Łukasz Piątkowski od 2019 r. pracuje w Instytucie Fizyki na Politechnice Poznańskiej, gdzie wraz z zespołem zajmie się modyfikacją opisanej w „Science” techniki eksperymentalnej i wykorzystaniem jej do obrazowania natywnych, niefluorescencyjnych składników błon komórkowych.

Publikacja w "Science"

Opis projektu w bazie NCN

Strona Piątkowski Lab