Eletrônica, Luz, Nanotecnologia, Novas tecnologias, Plasmônica

Notícia: Nanopinça coloidal, uma nova ferramenta para manipulação de partículas

Foi criada a nanopinça coloidal para capturar e manipular nanopartículas.

Fonte: Technology.org (Traduzido para o Português)

Um grande problema enfrentado pelas pinças óticas e outras técnicas convencionais de captura é a incapacidade de segurar objetos extremamente pequenos, também chamados de carga. Imagine pegar grãos de sal usando apenas um par de agulhas! O que o torna difícil é que a força necessária para capturar a partícula diminui com o tamanho desta.

O que é uma pinça ótica? É uma ferramenta que prende partículas de tamanho de micrômetros a nanômetros com dois feixes de laser em direções opostas. Os lasers passam por lentes objetivas microscópicas para focar no objeto de micrômetros. Sobre a partícula é exercida uma força de picoNewtons (10^{-12}). É um instrumento importante na nanotecnologia, ótica quântica, biologia molecular, etc.

Fonte: Ars technica

A principal inovação tecnológica que permitiu as pinças óticas chegarem na nanoescala e se tornarem “nanopinças” foi a plasmônica. Quando iluminadas por luz, nanoestruturas metálicas criam um forte campo eletromagnético ao redor deles mesmos que podem atrair e prender nanopartículas próximas.

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No entanto, pinças plasmônicas também têm limites. Estas pinças podem apenas capturar nanopartículas na vizinhança. Isto torna todo o processo de captura inerentemente lento e ineficiente para transporte. Então, é importante projetar uma técnica que tenha a eficiência de uma pinça plasmônica tradicional mas, ao mesmo tempo, é manobrável como a pinça ótica tradicional.

Neste trabalho, que foi publicado no jornal Nature Communications, demonstramos uma avançada técnica de nanomanipulação que funciona somente com forças óticas e portanto versáteis por natureza. No nosso experimento, integramos um nanodisco plasmônico (feito de prata) em uma micro haste dielétrica (feita de vidro) e a estrutura híbrida foi manobrada com um feixe de laser focado. Esta é uma manifestação única de um conceito “pinça em uma pinça” onde capturar e manipular é obtido com um único feixe laser.

Todas estas nanopinças óticas podem ser direcionadas para qualquer objeto alvo em um ambiente fluídico com controle preciso para capturar, transportar e soltar nanocargas tão pequenas quanto 40nm com altas velocidade e eficiência. Esta é a típica escala de vírus, DNA e várias macromoléculas. Também mostramos controle paralelo e independente na manipulação de vários nano-objetos inclusive nanodiamantes fluorescentes, nanopartículas magnéticas com laser de muito baixa potência.

O esquemático da nanopinça coloidal (a) e as manipulações estática (b) e dinâmica (c).

Fonte: Nature Communications

Esta tecnologia demonstrada pode permitir isolamento, manipulação e montagem de nanomateriais como nanocristais, nanodiamantes fluorescente e pontos quânticos. E permitir a manipulação não invasiva de bio-amostras frágeis, como bactérias, vírus e várias macromoléculas. Além de carregar pequenos objetos para vários locais de um dispositivo microfluídico. Também podemos localizá-los com alta resolução espacial e remover se necessário. Esta capacidade pode abrir novos caminhos na montagem e detecção de nanoescala.

 

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