uma, Múltiplos NPs de ouro (esferas de 200 nm de raio) são confinados por uma armadilha de laser em forma de anel (comprimento de onda de 532 nm) e opticamente transportados ao seu redor. Esses NPs rapidamente se reúnem em um grupo estável de partículas quentes, criando uma fonte de calor confinada (G-NP) de temperatura de ~ 500 K. NPs de ouro livres (não aprisionados) atuando como partículas traçadoras são arrastadas em direção ao G-NP pela ação do fluxo de água termicamente induzido criado em torno dele (veja o Vídeo S5 do artigo). A velocidade do G-NP é controlada pela força de propulsão óptica que é proporcional à força do gradiente de fase adaptada ao longo da armadilha de laser, conforme exibido em b, correspondendo ao estado de transporte 1. Esta força de propulsão não uniforme leva o G-NP a atingir uma velocidade máxima de 42 μm / s. b, Esboço da comutação da configuração do gradiente de fase (estados 1 e 2) permitindo uma manipulação mais sofisticada da fonte de calor:divisão e fusão do G-NP. (c), As forças de propulsão médias opostas na região de divisão (ver estado 3 em ~ 0 graus, mostrado em b) separar os NPs pertencentes ao G-NP original, criando assim G-NP1 e G-NP2, conforme observado na sequência exibida (consulte o Vídeo S6 do artigo). Essas duas novas fontes de calor são impulsionadas pela força de propulsão média no tempo correspondente ao estado 3 em direções opostas em direção à região onde finalmente se fundem em um G-NP conjunto novamente. Trajetórias de transporte complexas para entrega G-NP, por exemplo, em forma de circuito de nó (ver Vídeo S7 do artigo), pode ser criado permitindo a distribuição espacial de fontes de calor em movimento através de uma rede alvo. Crédito:José A. Rodrigo, Mercedes Angulo e Tatiana Alieva
Hoje, A optofluídica é uma das aplicações mais representativas da fotônica para análises biológicas / químicas. A capacidade das estruturas plasmônicas (por exemplo, nanopartículas coloidais de ouro e prata, NPs) sob iluminação para liberar calor e induzir a convecção de fluido em microescala atraiu muito interesse nas últimas duas décadas. Suas propriedades ópticas e térmicas que dependem do tamanho e da forma, bem como do comprimento de onda ajustáveis, abriram o caminho para aplicações relevantes, como terapia / imagem fototérmica, processamento de materiais, bio-sensoriamento e optofluídica térmica, para citar alguns. A formação in situ e o controle de movimento de fontes de calor aprimoradas com plasmon podem abrir caminho para um maior aproveitamento de suas funcionalidades, especialmente em optofluídica. Contudo, este é um problema desafiador multidisciplinar combinando óptica, termodinâmica e hidrodinâmica.
Em um artigo recente publicado em Ciência leve e aplicações , Professor José A. Rodrigo e colaboradores da Universidade Complutense de Madrid, Faculdade de Física, Departamento de Óptica, Espanha, desenvolveram uma técnica para controlar conjuntamente a formação e o movimento de fontes de calor (grupo de NPs de ouro), bem como dos fluxos de fluido termicamente induzidos criados em torno deles. Os cientistas resumem o princípio operacional de sua técnica, "A técnica aplica uma armadilha de feixe de laser estruturada para exercer uma força de propulsão óptica sobre os NPs plasmônicos para seu controle de movimento, enquanto o mesmo laser os aquece simultaneamente. Uma vez que a forma da armadilha do laser e as forças de propulsão óptica são adaptadas de forma fácil e independente, os NPs quentes podem ser transportados opticamente ao longo de rotas reconfiguráveis com velocidade controlada de acordo com a aplicação existente. "
"Com base neste mecanismo de manipulação remoto movido a luz, relatamos a primeira evidência de fluxo de fluido induzido termicamente originado por uma fonte de calor em movimento com velocidade controlada ao longo da trajetória do alvo. Esta manipulação sem contato de um fluido em microescala fornece uma atuação optofluídica versátil permitindo novas funcionalidades, por exemplo, para entregar nanoobjetos e analitos seletivamente para locais de destino conforme a demanda de pesquisa em química e biologia. Além disso, demonstramos experimentalmente que o controle espacial e temporal da força de propulsão óptica permite alterar os fluxos de fluidos, bem como dividir / fundir in-situ o grupo dinâmico de NPs que constituem a fonte de calor. Os resultados relatados têm significado fundamental e prático no campo da manipulação óptica de nanoestruturas e optofluídica térmica. Este é um bom exemplo da sinergia entre a manipulação óptica, termoplasmônica e hidrodinâmica. "
Os físicos imaginam, "A combinação alcançada de aquecimento induzido por óptico de NPs plasmônicos e seu transporte óptico programável simultâneo abre caminho para a micro-robótica leve e, em particular, para a criação de futuras ferramentas optofluídicas térmicas. "
