a, Múltiples NP de oro (esferas de 200 nm de radio) están confinadas por una trampa láser en forma de anillo (longitud de onda de 532 nm) y transportadas ópticamente a su alrededor. Estos NP se ensamblan rápidamente en un grupo estable de partículas calientes creando una fuente de calor confinada (G-NP) de temperatura ~ 500 K. Los NP de oro libres (no atrapados) que actúan como partículas trazadoras son arrastrados hacia el G-NP por la acción del flujo de agua inducido térmicamente que se crea a su alrededor (vea el Video S5 del artículo). La velocidad del G-NP está controlada por la fuerza de propulsión óptica que es proporcional a la intensidad del gradiente de fase adaptada a lo largo de la trampa láser como se muestra en b, correspondiente al estado de transporte 1. Esta fuerza de propulsión no uniforme hace que el G-NP alcance una velocidad máxima de 42 μm / s. B, Esquema de la conmutación de la configuración del gradiente de fase (estado 1 y 2) que permite una manipulación más sofisticada de la fuente de calor:división y fusión del G-NP. (C), Las fuerzas de propulsión promedio opuestas en la región dividida (ver el estado 3 a ~ 0 grados, se muestra en b) separa los NP que pertenecen al G-NP original creando así G-NP1 y G-NP2, como se observa en la secuencia mostrada (ver Video S6 del artículo). Estas dos nuevas fuentes de calor son impulsadas por la fuerza de propulsión promediada en el tiempo correspondiente al estado 3 en direcciones opuestas hacia la región donde finalmente se fusionan en un conjunto G-NP nuevamente. Trayectorias de transporte complejas para la entrega de G-NP, por ejemplo en forma de circuito de nudos (ver Video S7 del artículo), se puede crear permitiendo la distribución espacial de las fuentes de calor en movimiento a través de una red objetivo Crédito:José A. Rodrigo, Mercedes Angulo y Tatiana Alieva
Hoy dia, La optofluídica es una de las aplicaciones más representativas de la fotónica para el análisis biológico / químico. La capacidad de las estructuras plasmónicas (p. Ej., nanopartículas coloidales de oro y plata, NP) bajo iluminación para liberar calor e inducir la convección de fluidos a microescala ha atraído mucho interés durante las últimas dos décadas. Sus propiedades ópticas y térmicas dependientes del tamaño y la forma, así como de la longitud de onda sintonizable, han allanado el camino para aplicaciones relevantes como la terapia / imagen fototérmica, procesamiento de materiales, Optofluídicos térmicos y biosensores, por nombrar algunos. La formación in situ y el control del movimiento de fuentes de calor mejoradas con plasmones podrían allanar el camino para un mayor aprovechamiento de sus funcionalidades. especialmente en optofluídica. Sin embargo, este es un problema multidisciplinario desafiante que combina la óptica, termodinámica e hidrodinámica.
En un artículo reciente publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , El profesor José A. Rodrigo y colaboradores de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Física, Departamento de Óptica, España, han desarrollado una técnica para controlar de forma conjunta la formación y el movimiento de las fuentes de calor (grupo de NP de oro), así como de los flujos de fluidos inducidos térmicamente asociados que se crean a su alrededor. Los científicos resumen el principio operativo de su técnica, "La técnica aplica una trampa de rayo láser estructurada para ejercer una fuerza de propulsión óptica sobre las NP plasmónicas para su control de movimiento, mientras que el mismo láser los calienta simultáneamente. Dado que tanto la forma de la trampa láser como las fuerzas de propulsión óptica se adaptan fácil e independientemente, los NP calientes se pueden transportar ópticamente a lo largo de rutas reconfigurables con velocidad controlada de acuerdo con la aplicación permanente ".
"Basado en este mecanismo de manipulación remoto impulsado por luz, reportamos la primera evidencia de flujo de fluido inducido por calor originado por una fuente de calor en movimiento con velocidad controlada a lo largo de la trayectoria objetivo. Esta manipulación sin contacto de un fluido a microescala proporciona una actuación optofluídica versátil que permite nuevas funcionalidades, por ejemplo, entregar nanoobjetos y analitos de forma selectiva a ubicaciones objetivo según lo exija la investigación en química y biología. Es más, demostramos experimentalmente que el control espacial y temporal de la fuerza de propulsión óptica permite cambiar las corrientes de fluidos, así como dividir / fusionar in situ el grupo dinámico de NP que comprende la fuente de calor. Los resultados reportados tienen un significado fundamental y práctico en el campo de la manipulación óptica de nanoestructuras y optofluídica térmica. Este es un buen ejemplo de la sinergia entre la manipulación óptica, termoplásmica e hidrodinámica ".
Los físicos imaginan, "La combinación lograda de calentamiento inducido óptico de NP plasmónicas y su transporte óptico programable simultáneo abre el camino para la micro-robótica ligera y, en particular, para la creación de futuras herramientas ópticas térmicas ".
