p Ferramentas para manipular pequenas partículas suspensas, como células, micropartículas e nanopartículas desempenham um papel essencial no avanço da ciência fundamental e na descoberta de novas tecnologias. Especialmente, a manipulação de materiais com luz levou a avanços significativos em diversos campos, desde a física atômica até a microbiologia e a medicina molecular. Mais de 30 anos atrás, Arthur Ashkin, da Bell labs, propôs pela primeira vez um dispositivo que usava luz laser focada para capturar objetos que compartilharam o Prêmio Nobel de Física em 2018. Esses dispositivos são conhecidos como pinças ópticas e agora um instrumento-chave em biologia, pesquisa em física da matéria mole e óptica quântica. p Um grande problema enfrentado com pinças ópticas e outras técnicas de captura convencionais é sua incapacidade de segurar objetos de tamanho extremamente pequeno, também chamado de carga. Imagine pegar grãos de sal usando apenas um par de agulhas! O que o torna difícil é que a força necessária para capturar uma partícula diminui à medida que seu tamanho diminui. O principal avanço tecnológico para permitir que essas pinças ópticas alcancem mais profundamente a nanoescala e se tornem os chamados "nanotweezers" foi a plasmônica. Quando iluminado pela luz, nanoestruturas metálicas nobres criam um forte campo eletromagnético ao seu redor que pode atrair e prender nanopartículas que estão próximas.

p Contudo, as pinças plasmônicas também apresentam limitações. Com um alcance limitado de influência e sendo fixo no espaço, essas pinças só podem capturar nanopartículas em sua vizinhança. Isso torna todo o processo de captura inerentemente lento e ineficiente para transporte. Então, é importante projetar uma técnica que tenha a eficiência de uma pinça plasmônica tradicional, mas, ao mesmo tempo, é manobrável como pinças ópticas convencionais.

p Em trabalho anterior (publicado em Ciência Robótica ), os pesquisadores mostraram a capacidade de manobra das pinças plasmônicas pela primeira vez pelo efeito combinado da força magnética e óptica. Contudo, devido a esta abordagem híbrida, essas pinças não são aplicáveis ​​a certos tipos de coloides, como nanopartículas magnéticas. Também não foi possível controlá-los de forma independente para exercícios de manipulação paralela.

p Nesse trabalho, publicado no jornal Nature Communications , os pesquisadores demonstram uma técnica avançada de nanomanipulação que funciona apenas com as forças ópticas e, portanto, é versátil na natureza. No experimento, eles integraram um nanodisco plasmônico (feito de prata) a um microrod dielétrico (feito de vidro) e manobraram a estrutura híbrida com um feixe de laser focalizado. Esta é uma manifestação única do conceito de "pinça em uma pinça", em que o aprisionamento e a manobra são obtidos com um único feixe de laser. Esses nanotweezers totalmente ópticos podem ser conduzidos a qualquer objeto alvo em qualquer ambiente fluídico com controle preciso para capturar, transportar e liberar cargas em nanoescala tão pequenas quanto 40 nm (escala de comprimento típica de vírus, DNA e várias macromoléculas) com alta velocidade e eficiência. Os pesquisadores também mostraram controle paralelo e independente na manipulação de vários nanoobjetos, incluindo nanodiamantes fluorescentes, nanopartículas magnéticas com potência de laser ultrabaixa, que é inferior ao limite de dano típico de objetos biológicos moles.

p Esta tecnologia demonstrada pode permitir o isolamento, manipulação e montagem em nível de chip de nanomateriais, como nanocristais, nanodiamantes fluorescentes e pontos quânticos, e permitir a manipulação não invasiva de espécimes biológicos frágeis, como bactérias, vírus e várias macromoléculas. Além de transportar pequenos objetos para vários pontos de um dispositivo microfluídico, os pesquisadores também podem localizá-los com alta resolução espacial e retirá-los se necessário. Essa capacidade pode abrir novos caminhos na montagem e detecção em nanoescala.