Un campo de investigación activo, El atrapamiento óptico láser funciona para controlar el movimiento y la posición de partículas de diferentes tamaños y formas. La capacidad de mover partículas pequeñas de manera precisa y controlada es importante tanto para la ciencia básica como para la aplicada. Por ejemplo, la capacidad de controlar el movimiento de átomos individuales se puede utilizar para realizar la computación cuántica, y la investigación también contribuye al estudio de especímenes biológicos y contaminantes.

Ahora los científicos de la Universidad de Tel Aviv han aprovechado un 2, Tecnología de desplazamiento de agua de 300 años para desarrollar un nuevo rayo láser que atrapa y mueve partículas en direcciones específicas.

"Hemos creado un haz de luz que se ve y actúa como el tornillo de Arquímedes, "dice el Dr. Alon Bahabad del Laboratorio de Óptica Física de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de TAU." En lugar de viajar en línea recta como los rayos láser normales, nuestra viga consta de dos hebras helicoidales, similar a la forma del ADN, y podemos usar este rayo para mover partículas muy pequeñas. La rotación del haz determina la dirección en la que las partículas, cuyo tamaño oscila entre decenas de nanómetros y aproximadamente 10 micrones, se transmiten ".

El estudio, publicado en la revista Optica , fue realizado por los estudiantes del Dr. Bahabad, Barak Hadad, Sahar Froim y Yaniv Eliezer en colaboración con el Dr. Yael Roichman en la Escuela de Química de TAU y sus estudiantes Harel Bagar y Tamir Admon.

Del agua a la luz

Arquímedes, un científico griego que vivió en el siglo III a.C., se le atribuye la invención de una de las primeras bombas de agua efectivas:un tornillo de rosca ancha, doblada alrededor de un eje encerrado por un cilindro o un tubo.

"Un desafío importante en el atrapamiento óptico con láser es cómo mover partículas hacia una fuente de luz, "El Dr. Bahabad dice." Este es un problema porque las partículas tienden a moverse con el flujo de luz, o son empujados 'río abajo, ' por así decirlo. Nuestro objetivo era generar un movimiento corriente arriba de partículas atrapadas para crear un 'rayo tractor'. Hemos hecho precisamente esto refiriéndonos a una idea antigua ".

Arquímedes demostró que la rotación de un tornillo mecánico desplaza el agua a lo largo del eje del tornillo, contra el tirón de la gravedad. "Hemos ideado un elegante rayo tractor basado en esta simple idea, "Dice el Dr. Bahabad." El movimiento de las partículas atrapadas en nuestro caso depende de la rotación del rayo. Si lo gira de una manera, las partículas se empujan corriente abajo. Gíralo al revés, y son arrastrados río arriba ".

Una onda estacionaria

El Dr. Bahabad y su equipo combinaron diferentes haces de luz para crear un patrón de interferencia llamado onda estacionaria. Tales patrones de interferencia se caracterizan por alternar áreas claras y oscuras. Las partículas dentro de los rayos quedaron atrapadas por el movimiento del aire cerca de las partículas debido al calor depositado por el rayo láser.

"Cuando la partícula se encuentra en un área brillante del haz, se calienta y las moléculas de aire lo empujan hacia regiones más oscuras, "dice el Dr. Bahabad." Cuando giramos la viga, las áreas oscuras se mueven y llevan consigo las partículas atrapadas. Así funciona una máquina expendedora que tiene un tornillo para mover snacks.

"Creemos que nuestro descubrimiento puede encontrar usos en biología, ciencias de los materiales, espectroscopia o cualquier campo que requiera el seguimiento de diferentes materiales o muestras biológicas ".