Un nuevo tipo de "nanotweezer" capaz de colocar objetos diminutos de forma rápida y precisa y congelarlos en su lugar podría permitir métodos de detección a nanoescala mejorados y ayudar a la investigación para fabricar tecnologías avanzadas como computadoras cuánticas y pantallas de ultra alta resolución.

El dispositivo, fabricado en el Centro de Nanotecnología Birck de la Universidad de Purdue, utiliza una "nanoantena" de oro cilíndrica con un diámetro de 320 nanómetros, o aproximadamente 1/300 del ancho de un cabello humano. Las estructuras concentran y absorben la luz, resultando en "puntos calientes plasmónicos" y haciendo posible manipular objetos a escala nanométrica suspendidos en un fluido.

"El enfoque propuesto permite la implementación inmediata de una gran cantidad de aplicaciones interesantes, "dijo Alexandra Boltasseva, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática.

Los hallazgos se detallan en un documento que aparece en línea en Nanotecnología de la naturaleza Lunes (2 de noviembre).

Los dispositivos plasmónicos aprovechan las nubes de electrones llamadas plasmones de superficie para manipular y controlar la luz. Las aplicaciones potenciales de la nanotweezer incluyen sensores a nanoescala de sensibilidad mejorada y el estudio de nanoobjetos sintéticos y naturales, incluidos virus y proteínas; creación de "nanoconjuntos" para materiales plasmónicos que podrían permitir una serie de tecnologías avanzadas; pantallas "opto fl uídicas" de ultra resolución; y circuitería plasmónica para unidades lógicas cuánticas.

El nanotweezer podría usarse para crear dispositivos que contienen partículas de nanodiamantes u otras estructuras emisoras de luz a nanoescala que pueden usarse para mejorar la producción de fotones individuales, caballos de batalla del procesamiento de información cuántica, que podría traer computadoras superiores, tecnologías de criptografía y comunicaciones.

Las computadoras convencionales usan electrones para procesar información. Sin embargo, el rendimiento podría aumentar considerablemente empleando las propiedades cuánticas únicas de electrones y fotones, dijo Vladimir M. Shalaev, codirector de un nuevo Purdue Quantum Center, director científico de nanofotónica del Birck Nanotechnology Center y distinguido profesor de ingeniería eléctrica e informática.

"Se ha demostrado que el sistema nanotweezer causa convección en el fluido a pedido, lo que resulta en un transporte de nanopartículas de micrómetros por segundo mediante el aprovechamiento de una sola nanoantena plasmónica, que hasta ahora se pensaba imposible, "dijo el estudiante de doctorado Justus C. Ndukaife.

Investigaciones anteriores habían demostrado que la convección utilizando una sola nanoantena plasmónica era demasiado débil para inducir una convección tan fuerte, por debajo de 10 nanómetros por segundo, que no puede resultar en un transporte neto de partículas en suspensión.

Sin embargo, los investigadores de Purdue han superado esta limitación, aumentando la velocidad de transporte de partículas en 100 veces aplicando un campo eléctrico de corriente alterna junto con el calentamiento de la nanoantena plasmónica usando un láser para inducir una fuerza mucho más fuerte de lo que sería posible de otra manera.

"La intensidad del campo electromagnético local está muy mejorada, más de 200 veces, en el punto de acceso plasmónico, ", Dijo Ndukaife." Lo interesante de este sistema es que no solo podemos atrapar partículas, sino que también podemos realizar tareas útiles porque tenemos estos puntos calientes. Si llevo una partícula al punto de acceso, puedo hacer mediciones, y la detección se mejora porque está en un punto de acceso ".

El nuevo nanotweezer híbrido combina una luz láser de infrarrojo cercano y un campo eléctrico, induciendo un "flujo electrotermoplasmónico".

"Luego, una vez que apagamos el campo eléctrico, el láser mantiene las partículas en su lugar, por lo que puede funcionar en dos modos. Primero, el transporte rápido con corriente alterna, y luego apagas el campo eléctrico y entra en el modo de depilación plasmónica, " él dijo.

Los investigadores de Purdue son los primeros en inducir un flujo electrotermoplasmónico utilizando estructuras plasmónicas.

El sistema también permite crear patrones para proyectar imágenes, potencialmente para pantallas con resolución ultrafina.

El láser atrapa las partículas, lo que permite posicionarlos con precisión. La técnica se demostró con partículas de poliestireno.