(PhysOrg.com) - En hallazgos que los experimentadores tardaron tres años en creer, Los ingenieros de la Universidad de Michigan y sus colaboradores han demostrado que la luz en sí misma puede torcer cintas de nanopartículas.

Los resultados se publican en la edición actual de Ciencias .

La materia se dobla y retuerce fácilmente la luz. Ese es el mecanismo detrás de las lentes ópticas y las gafas polarizadas para películas en 3D. Pero rara vez se ha observado la interacción opuesta, dijo Nicholas Kotov, investigador principal del proyecto. Kotov es profesor en los departamentos de Ingeniería Química, Ingeniería Biomédica y Ciencia e Ingeniería de Materiales.

Si bien se sabe que la luz afecta la materia a escala molecular (doblando o torciendo moléculas de unos pocos nanómetros de tamaño), no se ha observado que cause una torsión mecánica tan drástica en partículas más grandes. Las cintas de nanopartículas en este estudio tenían entre uno y cuatro micrómetros de largo. Un micrómetro es una millonésima parte de un metro.

"No lo creí al principio, "Dijo Kotov." Para ser honesto, Nos tomó tres años y medio descubrir realmente cómo los fotones de luz pueden conducir a un cambio tan notable en estructuras rígidas mil veces más grandes que las moléculas ".

Kotov y sus colegas se habían propuesto en este estudio crear partículas "superquirales", espirales de metales mixtos a nanoescala que teóricamente podrían enfocar la luz visible en puntos más pequeños que su longitud de onda. Los materiales con este "índice de refracción negativo" único podrían producir capas de invisibilidad similares a las de Klingon, dijo Sharon Glotzer, profesor de los departamentos de Ingeniería Química y Ciencia e Ingeniería de Materiales que también participó en los experimentos. Es probable que las cintas de nanopartículas retorcidas conduzcan a los materiales superquirales, dicen los profesores.

Para comenzar el experimento, los investigadores dispersaron nanopartículas de telururo de cadmio en una solución a base de agua. Los revisaron de forma intermitente con microscopios potentes. Después de aproximadamente 24 horas a la luz, las nanopartículas se habían ensamblado en tiras planas. Después de 72 horas, se habían retorcido y amontonado en el proceso.

Pero cuando las nanopartículas se dejaron en la oscuridad, distinto, largo, se formaron cintas rectas.

"Descubrimos que si hacemos cintas planas en la oscuridad y luego las iluminamos, vemos una torsión gradual, torsión que aumenta a medida que brillemos más luz, ", Dijo Kotov." Esto es muy inusual en muchos sentidos ".

La luz retuerce las cintas provocando una repulsión más fuerte entre las nanopartículas que contienen.

La cinta retorcida es una nueva forma en nanotecnología, Dijo Kotov. Además de los materiales superquirales, él prevé aplicaciones inteligentes para la forma y la técnica utilizada para crearla. Sudhanshu Srivastava, un investigador postdoctoral en su laboratorio, está tratando de hacer girar las espirales.

"Está fabricando hélices muy pequeñas para moverse a través del fluido:submarinos a nanoescala, Si tu quieres, ", Dijo Kotov." A menudo se ve este motivo de estructuras retorcidas en los órganos de movilidad de bacterias y células ".

Los submarinos a nanoescala podrían posiblemente usarse para la administración de fármacos y en sistemas de microfluidos que imitan el cuerpo para experimentos.

Este efecto de torsión recién descubierto también podría conducir a sistemas microelectromecánicos controlados por luz. Y podría utilizarse en litografía, o producción de microchips.

Glotzer y Aaron Santos, una investigadora postdoctoral en su laboratorio, realizó simulaciones por computadora que ayudaron a Kotov y su equipo a comprender mejor cómo se forman las cintas. Las simulaciones mostraron que, en determinadas circunstancias, la compleja combinación de fuerzas entre las nanopartículas de forma tetraédrica podría conspirar para producir cintas del ancho observado en los experimentos. Un tetraedro tiene forma de pirámide, poliedro tridimensional.

"El equilibrio preciso de fuerzas que conduce al autoensamblaje de las cintas es muy revelador, ", Dijo Glotzer." Podría usarse para estabilizar otras nanoestructuras hechas de partículas no esféricas. Se trata de cómo quieren empaquetarse las partículas ".