Los científicos han estado trabajando durante mucho tiempo para mejorar su capacidad de usar láseres para mover objetos pequeños sin tocarlos. Este método de 'manipulación y captura óptica' ya se utiliza en óptica, ciencias biológicas y química. Pero los objetos se vuelven mucho más difíciles de controlar una vez que alcanzan un tamaño a nanoescala.

Ahora, Un equipo de científicos que incluye a Keiji Sasaki de la Universidad de Hokkaido y la Universidad de la Prefectura de Osaka y Hajime Ishihara de la Universidad de Osaka han encontrado una manera de mover nanopartículas de diamante de unos 50 nanómetros de diámetro. utilizando láseres opuestos. Sus experimentos, publicado en la revista Avances de la ciencia , tienen como objetivo profundizar la investigación sobre el desarrollo de aplicaciones en campos como la imagen biológica y la computación cuántica.

"Creemos que nuestro enfoque puede permitir una nueva clase de metodologías de fuerza óptica para investigar las características de nanomateriales avanzados y materiales cuánticos y desarrollar nanodispositivos de última generación". "dice Sasaki.

Los nanodiamantes tienen redes de átomos de carbono que a veces contienen una imperfección en la que dos átomos de carbono vecinos se reemplazan con un átomo de nitrógeno y una vacante (centro fluorescente). que afectan sus propiedades mecánicas cuánticas; Las nanopartículas reaccionan a la luz de manera diferente dependiendo de su propiedad mecánica cuántica. Los nanodiamantes con este centro fluorescente (nanodiamantes resonantes) absorben la luz verde y emiten fluorescencia roja y se están investigando para aplicaciones en imágenes biológicas. Sensores y fuentes de fotón único. Los nanodiamantes sin centros fluorescentes no son resonantes.

Sasaki y sus colegas empaparon una nanofibra óptica en soluciones de nanodiamantes con y sin centros fluorescentes. Al hacer brillar un láser verde a través de un extremo de la nanofibra, se atrapó un solo nanodiamante con centros fluorescentes y se alejó del láser.

Nanodiamantes resonantes y no resonantes que se mueven en direcciones opuestas

Los científicos demostraron que, cuando un láser verde y uno rojo brillaron sobre los nanodiamantes de lados opuestos de la nanofibra óptica, el movimiento de los nanodiamantes resonantes y no resonantes podría controlarse de forma independiente:Para los nanodiamantes no resonantes, el láser rojo los empuja con más fuerza que el láser verde; sin embargo, los resonantes absorben la luz láser roja y, por lo tanto, son empujados con más fuerza por el láser verde. Por lo tanto, podrían clasificarse en función de sus propiedades ópticas. Es más, el número de centros fluorescentes en los nanodiamantes resonantes podría cuantificarse observando sus movimientos en estas condiciones.

Al utilizar esta técnica para atrapar y manipular nanodiamantes, los científicos han demostrado una prueba de concepto. Su siguiente paso sería aplicarlo a nanopartículas dopadas con colorantes orgánicos, que se pueden utilizar como nanosensas en sistemas de biodetección.