A solo 1/1000 de milímetro, las nanopartículas son imposibles de ver a simple vista. Pero, a pesar de ser pequeño, son extremadamente importantes en muchos sentidos. Si los científicos quieren observar de cerca el ADN, proteínas, o virus, entonces es fundamental poder aislar y controlar las nanopartículas.

Atrapar estas partículas implica enfocar con fuerza un rayo láser a un punto que produce un fuerte campo electromagnético. Este rayo puede contener partículas como un par de pinzas pero, Desafortunadamente, existen restricciones naturales para esta técnica. Las más notables son las restricciones de tamaño:si la partícula es demasiado pequeña, la técnica no funcionará. Hasta la fecha, las pinzas ópticas no han podido contener partículas como proteínas individuales, que tienen sólo unos pocos nanómetros de diámetro.

Ahora, debido a los recientes avances en nanotecnología, Los investigadores de la Unidad de Interacciones Luz-Materia para Tecnologías Cuánticas del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa de la Universidad de Graduados (OIST) han desarrollado una técnica para la captura precisa de nanopartículas. En este estudio, superaron las restricciones naturales mediante el desarrollo de pinzas ópticas basadas en metamateriales, un material sintético con propiedades específicas que no se producen de forma natural. Esta fue la primera vez que este tipo de metamaterial se utilizó para atrapar una sola nanopartícula.

"Ser capaz de manipular o controlar estas pequeñas partículas es fundamental para los avances de la ciencia biomédica, "explicó la Dra. Domna Kotsifaki, científico de planta de la Unidad OIST y primer autor del artículo de investigación publicado en Nano letras . El Dr. Kotsifaki continuó explicando que atrapar estas nanopartículas podría permitir a los investigadores ver la progresión del cáncer, para desarrollar fármacos eficaces, y promover la obtención de imágenes biomédicas. "Las aplicaciones potenciales para la sociedad son de gran alcance".

Esta nueva técnica tiene dos habilidades buscadas:puede atrapar de manera estable las nanopartículas utilizando energía láser de baja intensidad y puede usarse durante un período prolongado evitando daños por luz en la muestra. La razón de esto fue el metamaterial que los investigadores decidieron utilizar. Este metamaterial es muy sensible a los cambios en el entorno circundante y, por lo tanto, permite el uso de potencia láser de baja intensidad.

"Los metamateriales tienen propiedades inusuales debido a su diseño y estructura únicos. Pero esto los hace muy útiles. En los últimos años, a partir de ellos se ha creado una era completamente nueva de dispositivos con conceptos novedosos y aplicaciones potenciales, "explicó el Dr. Kotsifaki." Desde el metamaterial, fabricamos una serie de anillos divididos asimétricos utilizando un haz de iones:diminutos, partículas cargadas, en una película de oro de 50 nm ".

Para probar si la técnica funcionó, El grupo de investigación iluminó el dispositivo con luz infrarroja cercana y atrapó partículas de poliestireno de 20 nm en ciertas regiones del mismo.

El Dr. Kotsifaki y sus colegas buscaban la rigidez de la trampa, que es una medida del rendimiento de la captura. "El rendimiento de captura logrado fue varias veces mejor que el de las pinzas ópticas convencionales y el más alto registrado hasta la fecha hasta donde sabemos. ", explicó." Como el primer grupo en utilizar este dispositivo para la captura de nanopartículas de precisión, Ha sido gratificante contribuir a tal progreso en esta área de investigación ".

El equipo de investigación ahora planea ajustar su dispositivo para ver si estas pinzas se pueden usar en aplicaciones del mundo real. Específicamente, en el futuro, este dispositivo podría utilizarse para crear tecnologías de laboratorio en chip, que son de mano, herramientas de diagnóstico que pueden proporcionar resultados de manera eficiente y económica. Junto a sus aplicaciones en la ciencia biomédica, Esta investigación ha proporcionado conocimientos nuevos y fundamentales sobre la nanotecnología y el comportamiento de la luz a nanoescala.