Uma equipe de pesquisa internacional descobriu um novo tipo de feixe de luz curvo denominado "gancho fotônico". Os ganchos fotônicos são únicos, já que seu raio de curvatura é duas vezes menor que seu comprimento de onda. Este é o menor raio de curvatura das ondas eletromagnéticas já registrado. Ganchos fotônicos podem melhorar a resolução dos sistemas ópticos e controlar o movimento das nanopartículas, células individuais, vírus ou bactérias. Os resultados desta pesquisa foram publicados em Cartas de Óptica e Relatórios Científicos .

"O gancho fotônico é formado quando direcionamos uma onda de luz plana para uma partícula dielétrica de forma assimétrica, "diz Alexander Shalin, chefe do Laboratório Internacional de Nano-opto-mecânica da ITMO University. “Estudamos uma partícula chamada cubóide. Ela tem a aparência de um cubo com um prisma localizado em um dos lados. Devido a esse formato, o tempo da fase completa das oscilações das ondas varia irregularmente na partícula. Como resultado, o feixe de luz emitido se curva. "

Os cientistas mostraram que o raio de curvatura do gancho fotônico pode ser muito menor do que seu comprimento de onda. A curvatura também pode ser ajustada variando o comprimento de onda, polarização da luz incidente, bem como parâmetros geométricos da partícula emissora. Esta propriedade pode ser usada para redirecionar um sinal óptico, para superar o limite de difração em sistemas ópticos ou para mover partículas individuais em nanoescala.

“Essa ideia foi sugerida inicialmente por nossos colegas da Tomsk State University. Assim que fizemos os cálculos necessários e descrevemos esse fenômeno, decidimos verificar se um gancho de fótons poderia ser usado em optomecânica, "- diz Sergey Sukhov, pesquisador da University of Central Florida - "Descobriu-se que, com um gancho fotônico, podemos fazer um manipulador para mover partículas ao longo de um caminho curvo em torno de obstáculos transparentes. Isso é possível devido à pressão de radiação e à força ótica do gradiente. Quando uma partícula atinge a região de maior intensidade do feixe, a força do gradiente o mantém dentro do feixe enquanto a pressão da radiação o empurra ao longo do caminho curvo de propagação do fluxo de energia. "

Esse método de controle sobre o movimento das partículas é promissor para optofluídicos. Esta tecnologia usa feixes de luz para direcionar micro-fluxos de nano e micropartículas dissolvidas. Isso permite que os cientistas façam micro-reatores em chips e investiguem, por exemplo, bactérias, vírus ou células individuais.

"Agora vamos fazer um experimento e tentar mover as bactérias ao longo de uma trajetória curva com um gancho fotônico, "Alexander continua." Em primeiro lugar, precisamos colocar o próprio gancho em condições experimentais. Precisamos verificar, por exemplo, se um substrato sob nosso cubóide afetaria a emissão do gancho. Em seguida, faremos um protótipo do micro-reator e estudaremos como as partículas se movem. "

A base teórica para os próximos experimentos inclui dois artigos que já chamaram a atenção da comunidade científica. "O artigo de referência que descreve o próprio gancho fotônico foi seguido por um artigo sobre sua aplicação optomecânica, "Diz Sergey." Mesmo antes de o primeiro artigo ser publicado, O MIT o incluiu em sua revisão semanal dos preprints mais interessantes. Mas também levantou muitas perguntas dos revisores. Logo depois de publicado, atingiu os principais downloads no Cartas de Óptica local na rede Internet. Naquela época, o segundo artigo sobre optomecânica foi aceito para impressão. Esperamos que os resultados de nossos experimentos despertem ainda mais interesse. "