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Accurate Single-Nanoparticle Sizing down to 3 nm with an Optofluidic Microcavity

Palkhivala, Shalom ORCID iD icon 1; Kohler, Larissa 1; Ritschel, Christian 2; Feldmann, Claus 2; Hunger, David ORCID iD icon 1,3
1 Physikalisches Institut (PHI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Anorganische Chemie (AOC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract (englisch):

Nanoparticles are ubiquitous, and methods that reveal insights into single-particle properties are highly desired to enable their advanced characterization. Techniques that achieve label-free single-nanoparticle detection often lack bandwidth or do not provide quantitative information. Here, we present a cavity-based dispersive sensing method that achieves a high bandwidth to capture all relevant time scales of translational diffusion and a sensitivity to detect and size single particles with diameters down to 3 nm. We develop an analytical model describing the autocorrelation function for particle diffusion in a standing-wave sensing geometry and propose a method to address the challenges posed by the transient nature of single-particle signals. With this, we achieve quantitative particle sizing with high precision and accuracy and provide an important tool to analyze single-particle diffusion.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000186602
Veröffentlicht am 04.12.2025
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1021/acsnano.5c13782
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Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Anorganische Chemie (AOC)
Institut für QuantenMaterialien und Technologien (IQMT)
Physikalisches Institut (PHI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 18.11.2025
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1936-0851, 1936-086X
KITopen-ID: 1000186602
HGF-Programm 47.12.04 (POF IV, LK 01) Quantum Networking
Erschienen in ACS Nano
Verlag American Chemical Society (ACS)
Band 19
Heft 45
Seiten 39320–39326
Vorab online veröffentlicht am 05.11.2025
Nachgewiesen in Dimensions
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