Investigadores de la Universidad de Houston estaban estudiando la transmisión no lineal de luz a través de una suspensión acuosa de nanopartículas de oro cuando notaron algo inesperado. Un láser de pulso parecía haber forzado el movimiento de una corriente de líquido en una cubeta de laboratorio de vidrio.

Mientras investigaban, se dieron cuenta de que algo más complejo era un trabajo que una transferencia de impulso de los fotones láser al líquido. Su observación condujo a un nuevo principio optofulídico, explicado en un artículo publicado el 27 de septiembre en la revista Avances de la ciencia .

"No fue tan simple, "dijo Jiming Bao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Houston y autor principal del artículo. "El impulso de un láser no es lo suficientemente fuerte como para activar el movimiento".

La luz generalmente pasa directamente a través del agua sin absorción ni dispersión. por lo que Bao dijo que incluso un impulso fuerte de los fotones no generaría una corriente líquida. Las nanopartículas de oro resultaron ser la clave:los investigadores descubrieron que las nanopartículas eran inicialmente necesarias para crear la corriente porque reaccionaban al pulso láser enfocado para crear una cavidad plasmónica-acústica. una estructura que Bao describió como un "cuenco" que se formó en la pared interior de la cubeta, un tipo de tubo de ensayo de vidrio.

La corriente de líquido en movimiento es provocada por ondas de ultrasonido generadas por la expansión y contracción de las nanopartículas, que ocurre cuando las nanopartículas en la superficie de la cavidad se calientan y enfrían con cada pulso láser. La transmisión fue capturada en video.

Una vez que se crea una cavidad, las nanopartículas se pueden eliminar. Bao dijo que el flujo se puede inducir en cualquier fluido.

El descubrimiento tiene el potencial de mejorar significativamente el trabajo en varios campos, incluyendo experimentos de laboratorio en un chip que involucran líquidos en movimiento, como una gota de sangre, a escala microscópica.

La conducción del flujo por ondas acústicas se denomina transmisión acústica y fue descubierta por el científico británico Michael Faraday en 1831; ahora se usa ampliamente en microfluidos. La generación de ultrasonidos por nanopartículas de oro, llamada fotoacústica, también es bien conocido y se utiliza en imágenes biomédicas.

Este nuevo principio de optofluídica combina la fotoacústica con la transmisión acústica. "(Se) puede utilizar para generar flujos de alta velocidad dentro de cualquier líquido sin aditivos químicos y partes mecánicas móviles visibles aparentes, "escribieron los investigadores." La velocidad, la dirección y el tamaño del flujo pueden ser controlados por el láser. "

Además de Bao, Los investigadores involucrados en el proyecto incluyen a los coautores Yanan Wang y Qiuhui Zhang, Zhuan Zhu, Feng Lin, Canción de Shuo, Md Kamrul Alam y Dong Liu, todo UH; Jiangdong Deng de la Universidad de Harvard; Geng Ku de la Universidad de Kansas; Suchuan Dong de la Universidad Purdue; y Zhiming Wang de la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China. Bao, Wang y Lin también tienen nombramientos en la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China.

Bao dijo que se necesita más trabajo para comprender mejor cómo las nanopartículas de oro forman la cavidad plasmónica-acústica y para determinar mejores formas de generar una corriente líquida. entre otras cosas. Pero habrá una serie de aplicaciones para el principio recién descubierto.

"La transmisión láser encontrará aplicaciones en dispositivos activados o controlados ópticamente, como microfluidos, propulsión láser, cirugía láser y limpieza, transporte masivo o mezcla, "concluyen los investigadores.