El nuevo enfoque de los investigadores del NIST para atrapar nanopartículas utiliza un sistema de control y retroalimentación que las empuja solo cuando es necesario. reduciendo la intensidad media del haz y aumentando la vida útil de las nanopartículas mientras se reduce su tendencia a deambular. A la izquierda, Las nanopartículas de oro de 100 nanómetros escapan rápidamente de una trampa estática, mientras que las nanopartículas de oro atrapadas con el método NIST permanecieron fuertemente confinadas.
(Phys.org) - Usando una técnica refinada para atrapar y manipular nanopartículas, Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han multiplicado por diez la vida útil de las partículas atrapadas. Este nuevo enfoque, que un investigador compara con "atraer polillas, "promete dar a los experimentadores el tiempo de captura que necesitan para construir estructuras a nanoescala y puede abrir el camino para trabajar con nanopartículas dentro de las células biológicas sin dañar las células con una intensa luz láser".
Los científicos atrapan y mueven rutinariamente nanopartículas en una solución con "pinzas ópticas", un láser enfocado en un punto muy pequeño. El pequeño punto de luz láser crea un fuerte campo eléctrico, o pozo potencial, que atrae partículas al centro del haz. Aunque las partículas son atraídas al campo, las moléculas del fluido en el que están suspendidas tienden a expulsarlas del pozo. Este efecto solo empeora a medida que disminuye el tamaño de la partícula porque la influencia del láser sobre el movimiento de una partícula se debilita a medida que la partícula se hace más pequeña. Siempre se puede aumentar la potencia del láser para generar un campo eléctrico más fuerte, pero hacer eso puede freír las nanopartículas demasiado rápido como para hacer algo significativo con ellas, si es que puede retenerlas.
El nuevo enfoque de los investigadores del NIST utiliza un sistema de control y retroalimentación que empuja la nanopartícula solo cuando es necesario. reduciendo la intensidad media del haz y aumentando la vida útil de la nanopartícula al tiempo que reduce su tendencia a deambular. Según Thomas LeBrun, Lo hacen apagando el láser cuando la nanopartícula llega al centro y rastreando constantemente la partícula y moviendo las pinzas a medida que la partícula se mueve.
"Puedes pensar en ello como atraer polillas en la oscuridad con una linterna, "dice LeBrun." Una polilla se siente naturalmente atraída por el rayo de la linterna y la seguirá incluso cuando la polilla revolotee aparentemente al azar. Seguimos la partícula revoloteando con el rayo de nuestra linterna mientras la partícula es empujada por las moléculas vecinas en el fluido. Hacemos que la luz sea más brillante cuando se desvía demasiado de su curso, y apagamos la luz cuando está donde queremos que esté. Esto nos permite maximizar el tiempo que la nanopartícula está bajo nuestro control mientras minimizamos el tiempo que el rayo está encendido, aumentando la vida útil de la partícula en la trampa ".
Usando este método a una potencia de haz promedio constante, Las partículas de oro de 100 nanómetros permanecieron atrapadas 26 veces más de lo que se había visto en experimentos anteriores. Las partículas de sílice de 350 nanómetros de diámetro duraron 22 veces más, pero con la potencia media del rayo reducida en un 33 por ciento. LeBrun dice que su enfoque debería poder combinarse con otras técnicas para atrapar y retener nanopartículas aún más pequeñas durante períodos prolongados sin dañarlas.
"Estamos más de un orden de magnitud por delante de donde estábamos antes, ", dice LeBrun." Ahora esperamos comenzar a construir dispositivos a nanoescala complejos y probar nanopartículas como sensores y fármacos en células vivas ".
