Esta es una ilustración esquemática de una partícula que gira alrededor de un resonador de microanillos de silicio, propulsado por fuerzas ópticas. Crédito:Cortesía de Ken Crozier, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard.
Para atrapar y retener micropartículas diminutas, ingenieros de Harvard han "puesto un anillo en ello, "utilizando un resonador circular a base de silicio para confinar las partículas de forma estable durante varios minutos.
El avance, publicado en la edición del 14 de junio de Nano letras , algún día podría conducir a la capacidad de dirigir, entregar, y almacenar nanopartículas y biomoléculas en chips totalmente ópticos.
"Demostramos el poder de lo que llamamos atrapamiento de cavidades resonantes, donde una partícula es guiada a lo largo de una pequeña guía de ondas y luego empujada hacia un resonador de micro-anillo, "explica Kenneth Crozier, Profesor Asociado de Ingeniería Eléctrica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS) quien dirigió la investigación. "Una vez en el ring, las fuerzas ópticas impiden que se escape, y hacer que gire a su alrededor ".
El proceso es similar a lo que ves en los juguetes de movimiento líquido, donde pequeñas gotas de gotas de colores corren a lo largo de pistas de plástico, pero a una escala mucho menor y con diferentes mecanismos físicos. Los anillos tienen un radio de apenas 5 a 10 micrómetros y se construyen mediante litografía por haz de electrones y grabado con iones reactivos.
Específicamente, la luz láser se enfoca en una guía de ondas. Las fuerzas ópticas hacen que una partícula sea atraída hacia la guía de ondas, y lo empujó. Cuando la partícula se acerca a un anillo fabricado cerca de la guía de ondas, se tira de la guía de ondas al anillo por fuerzas ópticas. La partícula luego circula alrededor del anillo, propulsado por fuerzas ópticas a velocidades de varios cientos de micrómetros por segundo.
Si bien el uso de resonadores de anillo plano para atrapar partículas no es nuevo, Crozier y sus colegas ofrecieron un análisis nuevo y más completo de la técnica. En particular, demostraron que el uso del anillo de silicio da como resultado una mejora de la fuerza óptica (de 5 a 8 veces en comparación con la guía de ondas recta).
Esta es una micrografía electrónica de barrido (SEM) del resonador de micro-anillo de silicio (radio:5 micrones) acoplado a la guía de ondas. Crédito:Cortesía de Kenneth Crozier, Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard
"Emocionantemente, Las mediciones de seguimiento de partículas con una cámara de alta velocidad revelan que las grandes fuerzas transversales localizan de manera estable la partícula de modo que la desviación estándar en su trayectoria, comparado con un círculo, es tan pequeño como 50 nm, ", dice Crozier." Esto representa una localización muy estrecha en una distancia comparativamente grande ".
El objetivo final es desarrollar y demostrar una manipulación totalmente óptica en el chip que ofrezca una forma de guiar, Tienda, y entregar partículas tanto biológicas como artificiales.
