(Phys.org) - Usando uma técnica refinada para capturar e manipular nanopartículas, pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) estenderam a vida útil das partículas aprisionadas em mais de dez vezes. Esta nova abordagem, que um pesquisador compara a "atrair mariposas, "promete dar aos experimentadores o tempo de captura de que precisam para construir estruturas em nanoescala e pode abrir o caminho para trabalhar com nanopartículas dentro de células biológicas sem danificar as células com luz laser intensa.

Os cientistas rotineiramente prendem e movem nanopartículas em uma solução com "pinças ópticas" - um laser focado em um ponto muito pequeno. O minúsculo ponto de luz laser cria um forte campo elétrico, ou potencial bem, que atrai partículas para o centro do feixe. Embora as partículas sejam atraídas para o campo, as moléculas do fluido em que estão suspensos tendem a empurrá-los para fora do poço. Esse efeito só piora à medida que o tamanho da partícula diminui, porque a influência do laser sobre o movimento de uma partícula fica mais fraca à medida que a partícula fica menor. Sempre se pode aumentar a potência do laser para gerar um campo elétrico mais forte, mas fazer isso pode fritar as nanopartículas muito rapidamente para fazer algo significativo com elas - se é que isso pode contê-las.

A nova abordagem dos pesquisadores do NIST usa um sistema de controle e feedback que desloca a nanopartícula apenas quando necessário, diminuindo a intensidade média do feixe e aumentando a vida útil da nanopartícula, reduzindo sua tendência de vagar. De acordo com Thomas LeBrun, eles fazem isso desligando o laser quando a nanopartícula atinge o centro e rastreando constantemente a partícula e movendo a pinça conforme ela se move.

"Você pode pensar nisso como atrair mariposas no escuro com uma lanterna, "diz LeBrun." Uma mariposa é naturalmente atraída pelo feixe de luz da lanterna e vai segui-lo mesmo quando a mariposa flutua aparentemente ao acaso. Seguimos a partícula vibrante com o feixe de nossa lanterna à medida que a partícula é empurrada pelas moléculas vizinhas no fluido. Tornamos a luz mais brilhante quando ela se afasta muito do curso, e apagamos a luz quando ela está onde queremos. Isso nos permite maximizar o tempo em que a nanopartícula está sob nosso controle, minimizando o tempo em que o feixe está ligado, aumentando a vida útil da partícula na armadilha. "

Usando este método na potência média constante do feixe, Partículas de ouro de 100 nanômetros permaneceram presas 26 vezes mais do que as vistas em experimentos anteriores. As partículas de sílica de 350 nanômetros de diâmetro duraram 22 vezes mais, mas com a potência média do feixe reduzida em 33 por cento. LeBrun diz que sua abordagem deve ser capaz de ser combinada com outras técnicas para capturar e reter nanopartículas ainda menores por longos períodos sem danificá-las.

"Estamos mais do que uma ordem de magnitude à frente de onde estávamos antes, "diz LeBrun." Esperamos agora começar a construir dispositivos em nanoescala complexos e testar nanopartículas como sensores e drogas em células vivas. "