Es difícil conceptualizar un mundo en el que los humanos puedan manipular casualmente objetos a nanoescala a voluntad o incluso controlar su propia materia biológica a nivel celular con luz. Pero eso es precisamente lo que Yuebing Zheng, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Texas en Austin, está trabajando con sus "nanotweezers", una nueva herramienta para manejar nanopartículas usando luz que podría crear oportunidades para innovaciones en nanotecnología y monitoreo de la salud individual.

Sobre la base de varios años de investigación, Zheng y su equipo de la Escuela de Ingeniería Cockrell han desarrollado nanotérmicas opto-termoeléctricas (OTENT) que ayudarán a conducir a una mayor comprensión de la materia y los sistemas biológicos y abrirán una gama de posibilidades para la innovación fundamental y técnica en nanofotónica:el estudio de la luz. -Interacción de la materia en la escala nanométrica. Explican su nuevo trabajo en el último número de la revista Fotónica de la naturaleza .

"Hasta ahora, simplemente no sabíamos cómo manipular nanopartículas mediante calentamiento óptico, ", Dijo Zheng." Con nuestras nanotpinzas, no solo podemos controlar partículas a nanoescala, también podemos analizar las partículas y controlar el acoplamiento in situ ".

Para una de las aplicaciones demostradas de las nanot pinzas, Zheng trabajó con el profesor de ingeniería química de UT Austin, Brian Korgel, quien este año fue elegido miembro de la Academia Nacional de Ingeniería por su trabajo innovador en nanocristales y nanocables.

"Este proyecto fue realmente interesante para mí, "Dijo Korgel." Fue dirigido por un grupo de ingeniería mecánica que había descubierto una forma de manipular nanopartículas y nanocables individuales. Su experiencia estaba en la construcción de máquinas fotónicas, pero no en la fabricación de materiales para los experimentos. Entonces, mi grupo desarrolló la síntesis de los nanocables utilizados en el estudio. Fue una gran colaboración ".

Ernst-Ludwig Florin, profesor asociado de física y miembro del Centro de Dinámica No Lineal de UT, junto con el estudiante de posgrado Emanuel Lissek, proporcionó experiencia adicional en mediciones de precisión al demostrar la fuerza de las nanot pinzas.

Esta cooperación entre nanofotónica, La investigación en nanoquímica y nanofísica ha proporcionado las herramientas para manipular y analizar nanopartículas de maneras que tienen, hasta ahora, estado fuera de nuestro alcance. El equipo de investigación de UT ha demostrado cómo, usando sus nanot pinzas, la luz se puede usar a nanoescala de la misma manera que se usan pinzas mecánicas para manipular muestras más grandes.

Como técnica general, las nanotpinzas son aplicables a una amplia gama de metales, semiconductor, nanoestructuras poliméricas y dieléctricas con superficies cargadas o hidrofóbicas. Hasta ahora, los investigadores han "atrapado" con éxito nanoesferas de silicio, perlas de sílice, perlas de poliestireno, nanocables de silicio, nanocables de germanio y nanoestructuras metálicas. La disposición adicional de estos nanomateriales de una manera diseñada racionalmente puede conducir a una mejor comprensión de cómo se organiza la materia y al descubrimiento potencial de nuevos materiales funcionales.

En un entorno biológico, Zheng cree que la manipulación de células vivas y la comunicación de célula a célula probablemente serán un foco de investigación principal para los ingenieros que deseen explotar las capacidades que ofrecen las nanot pinzas.

"La optimización del sistema actual para hacerlo biocompatible es el siguiente paso de nuestro proyecto, ", Dijo Zheng." Esperamos usar nuestras pinzas para manipular células y moléculas biológicas con una resolución de una sola molécula, para controlar la liberación de fármacos y para estudiar la interacción célula-célula. La manipulación y el análisis de objetos biológicos abrirán una nueva puerta al diagnóstico temprano de enfermedades y al descubrimiento de la nanomedicina ".

Zheng confía en que la tecnología se comercializará, incluso hasta el punto en que las nanotpinzas podrían adaptarse para su uso en una aplicación de teléfono inteligente, casi como una navaja suiza de hoy en día.

"Eso es lo que esperamos, ", dijo." También vemos grandes oportunidades en la educación de alcance, quizás para estudiantes que quieran ver cómo se ve realmente una celda. Además, podría usarse para evaluar qué tan saludable está funcionando el sistema inmunológico. Tiene el potencial de ser una importante herramienta de diagnóstico móvil, dando a las personas más autonomía sobre su propia atención médica ".