Výzkum nového týmu Nano-optiky se zaměřuje na získávání nových poznatků o interakci světla s hmotou na nanoskopické úrovni pod hranicí difrakčního limitu světla a vývoji nových experimentálních metod k řešení aktuálních otázek v biologii, biofyzice a chemii. K tomu využíváme celou řadu experimentálních metod, převážně zaměřených na analýzu jednotlivých nanočástic nebo molekul. V našich laboratořích využíváme optickou mikroskopii, laserovou spektroskopii, kvantovou optiku, optiku blízkého pole a plazmoniku a kombinujeme měřící technologie s moderními chemickými a bioanalytickými metodami a biotechnologiemi.
Rozptyl je nejzákladnější interakce světla s hmotou. To, jakou část světla daný, konečně malý objekt rozptýlí je určeno jeho účinným průřezem na použité vlnové délce. Tento rozptyl lze detekovat přímým optickým měřením odraženého nebo prošlého světla s citlivostí, která dokáže i ve viditelné oblasti světla rozeznat fluktuace odpovídající změnám na úrovni jednotlivých molekul.
K tomu, abychom mohli experimentovat na jednotlivých molekulách, makromolekulách nebo dalších objektech obdobné velikosti, musíme tyto objekty nejdříve zobrazit a detekovat. K tomu účelu využíváme detekci makromolekul (například proteinů) v jejich přirozeném prostředí a bez použití molekulárních značek. Takové metody byly nedávno vyvinuty na několika předních světových pracovištích. Interferometrická detekce rozptýleného světla (iSCAT) využívaná v naší laboratoři je dosud jediná, která dokáže zaznamenat jednoznačnou informaci o individuálních molekulárních interakcích kdekoli v zorném poli mikroskopu.
S dosažením detekční citlivosti na úrovni jediné molekuly otevíráme celou řadu nových technologií a aplikací, ať už se jedná o sledování a lokalizaci pohybu jednotlivých proteinů, monitorování biomolekulárních interakcí, studování kooperativních biochemických reakcí či interakce větších biologických celků a jednotlivých buněk.
Výzkumná vize skupiny nicméně sahá daleko za prostou detekci jednotlivých biomolekul. K největším výzvám našeho bádání patří detailní analýza jednotlivých proteinů a jejich chemické a mechanické funkce. Taková měření jsou fyzikálně omezena difrakcí světla a proto kombinujeme základní zobrazovací metodu iSCAT s dalšími specifickými optickými vlastnostmi a jevy, které nám umožňují prolomit difrakční limit podobně, jako se to daří pomocí super-rozlišovací mikroskopie.
