p Mais de uma década atrás, os teóricos previram a possibilidade de um nanolens - uma cadeia de três esferas em nanoescala que focalizaria a luz que entra em um ponto muito menor do que o possível com a microscopia convencional. Tal dispositivo tornaria possível imagens de resolução extremamente alta ou detecção biológica. Mas os cientistas não conseguiram construir e organizar muitos nanolenses em uma grande área. p "É aí que entramos, "disse Xiaoying Liu, cientista pesquisador sênior do Instituto de Engenharia Molecular da Universidade de Chicago. Liu e Paul Nealey, o Professor Dougan em Engenharia Molecular, juntou-se a especialistas em nanofotônica no Laboratório de Pesquisa da Força Aérea e na Florida State University para inventar uma nova maneira de construir nanolenses em grandes matrizes usando uma combinação de técnicas químicas e litográficas.

p Eles alinharam três nanopartículas esféricas de ouro de tamanhos graduados no arranjo de colar de pérolas previsto para produzir o efeito de foco. A chave, disse Liu, foi o controle:"Colocamos cada bloco de construção de nanopartícula individual exatamente na posição que queríamos. Essa é a essência de nossa técnica de fabricação."

p A equipe descreveu sua técnica na última edição do Materiais avançados . A primeira etapa emprega os métodos litográficos usados ​​na fabricação de circuitos impressos para criar uma máscara química. As folhas da máscara de Liu e Nealey expuseram um padrão de três manchas de tamanho decrescente em um substrato como silício ou vidro que não vai absorver as nanopartículas de ouro.

p Padrões Delicados

p A litografia permite padrões extremamente precisos e delicados, mas não pode produzir estruturas tridimensionais. Assim, os cientistas usaram a química para construir sobre o substrato padronizado em três dimensões. Eles trataram os pontos com cadeias de polímero que foram amarradas ao substrato por meio de ligações químicas.

p "O contraste químico entre os três pontos e o fundo faz com que as partículas de ouro vão apenas para os pontos, "disse Liu. Para fazer com que cada um dos três tamanhos de nanoesferas adira apenas ao seu próprio local designado, os cientistas brincaram com a força da interação química entre o ponto e a esfera. "Nós controlamos o tamanho das diferentes áreas do padrão químico, e controlamos o potencial de interação da química dessas áreas com as nanopartículas, "disse Nealey.

p Apenas o ponto maior tem a quantidade de força necessária para atrair e reter a maior partícula; a interação da partícula com o meio e os pequenos pontos é muito fraca.

p Quando as grandes esferas são adsorvidas, os cientistas usam o mesmo truque para colocar as esferas de tamanho médio nos pontos de tamanho médio, e, finalmente, passar para o menor.

p "É como a história dos Três Ursos, "disse Nealey." Podemos colocar grandes nas grandes manchas, mas eles não ficarão nos pontos menores; em seguida, coloque o próximo tamanho no local médio, mas não vai ficar no lugar pequeno. Por meio dessa manufatura sequencial, podemos chegar a essas montagens precisas de três partículas de tamanhos diferentes muito próximas umas das outras. "

p Pequenas Separações

p As esferas são separadas por apenas alguns nanômetros. É esta pequena separação, juntamente com a ordenação sequencial das esferas de diferentes tamanhos, que produz o efeito nanolensing.

p "Você consegue essa concentração na intensidade da luz entre as nanopartículas de tamanho pequeno e médio, "disse Nealey.

p Os cientistas já estão explorando o uso deste "ponto quente" para detecção de alta resolução usando espectroscopia. "Se você colocar uma molécula lá, vai interagir com a luz focada, "disse Liu." O campo aprimorado nesses pontos quentes irá ajudá-lo a obter sinais de ordens de magnitude mais fortes, e isso nos dá a oportunidade de obter uma detecção ultrassensível. Talvez finalmente possamos detectar moléculas únicas. "

p Os pesquisadores também prevêem aplicar sua técnica de fabricação a nanopartículas de outras formas, como hastes e estrelas. "A física das partículas com formas diferentes das esferas permite um espectro ainda mais amplo de aplicações, "disse Nealey.

p "Há uma grande variedade de propriedades que você pode perceber colocando partículas com formas assimétricas próximas umas das outras." O método terá ampla aplicação para qualquer processo que requeira colocação precisa de materiais nas proximidades do mesmo ou de diferentes tipos de materiais. Será, Nealey prevê, "fazer parte da maneira como a nanofabricação é feita."