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    Físicos demonstram um novo dispositivo para manipular e mover pequenos objetos com luz

    Crédito:Wits University

    Quando você ilumina sua mão com um feixe de luz, voce nao sente muito, exceto por um pouco de calor gerado pelo feixe. Quando você ilumina a mesma luz em um mundo que é medido em escala nano ou micro, a luz se torna uma ferramenta de manipulação poderosa que você pode usar para mover objetos - presos com segurança na luz.

    Pesquisadores do grupo Structured Light da Escola de Física da Universidade de Witwatersrand em Joanesburgo, África do Sul, descobriram uma maneira de usar o feixe total de uma luz laser, para controlar e manipular objetos minúsculos, como células únicas em um corpo humano, partículas minúsculas em química de pequeno volume, ou trabalhando em futuros dispositivos on-chip.

    Embora a técnica específica, chamado de trapping óptico holográfico e pinça, não é novo, Os pesquisadores do Wits descobriram uma maneira de usar de forma otimizada a força total da luz - incluindo a luz vetorial que antes não estava disponível para esta aplicação. Isso forma a primeira armadilha holográfica vetorial.

    "Anteriormente, as armadilhas holográficas eram limitadas a classes particulares de luz (luz escalar), por isso é muito empolgante podermos revelar um dispositivo holístico que cobre todas as classes de luz, incluindo a replicação de todos os dispositivos de trapping anteriores, "Professor Andrew Forbes, líder da equipa de colaboração e Distinto Professor da Escola de Física onde dirige o Laboratório de Luz Estruturada Wits.

    "O que fizemos foi demonstrar o primeiro sistema de captura óptica e pinça holográfica vetorial. O dispositivo permite partículas de tamanho micrômetro, como células biológicas, para ser capturado e manipulado apenas com a luz. "

    Crédito:Wits University

    O dispositivo final poderia capturar várias partículas de uma vez e movê-las apenas com estados vetoriais de luz. Os experimentos para este estudo foram realizados por Nkosi Bhebhe como parte de seus estudos de doutorado. O trabalho é publicado em Natureza jornal on-line de, Relatórios Científicos .

    Em sistemas convencionais de captura óptica e pinça, a luz é focada com muita força em um pequeno volume que contém pequenas partículas, como células biológicas. Nesta pequena escala (normalmente micro ou nanômetros), as forças que a luz pode exercer são significativas, então as partículas podem ser capturadas pela luz e então controladas. Conforme a luz se move, as partículas se moverão com ele. Essa ideia rendeu ao cientista americano Arthur Ashkin o prêmio Nobel de Física de 2018. Originalmente, a luz era controlada mecanicamente com palcos e espelhos, mas a ideia foi posteriormente aprimorada movendo a luz holograficamente, isso é, usando hologramas gerados por computador para controlar a luz sem partes móveis, controlando assim as partículas. Até agora, apenas classes especiais de feixes de laser, chamados de feixes escalares, poderia ser usado em tais armadilhas holográficas.

    Em seu artigo intitulado "Uma armadilha óptica holográfica vetorial, "os pesquisadores do Wits mostraram como criar e controlar qualquer padrão de luz holograficamente, e então usei isso para formar um novo dispositivo óptico de captura e pinça.

    "Em particular, o dispositivo pode funcionar com os feixes de laser tradicionais (feixes escalares) e também com feixes de vetores mais complexos. Os feixes de vetor são altamente tópicos e encontraram muitas aplicações, mas nenhuma armadilha holográfica vetorial foi possível até agora, "diz Forbes.

    Os pesquisadores do Wits demonstram sua nova armadilha ao controlar holograficamente os feixes escalares e vetoriais no mesmo dispositivo, avançando no estado da arte e apresentando um novo dispositivo à comunidade. O grupo espera que o novo dispositivo seja útil em experimentos controlados nos mundos micro e nano, incluindo estudos de células únicas em biologia e medicina, reações químicas de pequeno volume, física fundamental e para futuros dispositivos on-chip.

    Tendo mostrado anteriormente que é possível criar centenas de padrões de luz personalizados a partir de um holograma, a pesquisa reúne seus trabalhos anteriores sobre controle holográfico da luz com a aplicação de armadilha óptica e pinça.

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