Os cientistas trabalham há muito tempo para melhorar sua capacidade de usar lasers para mover pequenos objetos sem realmente tocá-los. Este método de 'captura e manipulação óptica' já é utilizado em óptica, ciências biológicas e química. Mas os objetos se tornam muito mais difíceis de controlar quando atingem o tamanho de nanoescala.

Agora, uma equipe de cientistas, incluindo Keiji Sasaki da Universidade de Hokkaido e a Universidade da Prefeitura de Osaka e Hajime Ishihara da Universidade de Osaka, encontraram uma maneira de mover nanopartículas de diamante de cerca de 50 nanômetros de diâmetro, usando lasers opostos. Seus experimentos, publicado no jornal Avanços da Ciência , têm como objetivo aprofundar a pesquisa no desenvolvimento de aplicações em campos como imagens biológicas e computação quântica.

"Acreditamos que nossa abordagem pode permitir uma nova classe de metodologias de força óptica para investigar as características de nanomateriais avançados e materiais quânticos e desenvolver nanodispositivos de última geração, "diz Sasaki.

Os nanodiamantes têm redes de átomos de carbono que às vezes contêm uma imperfeição em que dois átomos de carbono vizinhos são substituídos por um átomo de nitrogênio e um vazio (centro fluorescente), que afetam suas propriedades mecânicas quânticas; nanopartículas reagem à luz de maneiras diferentes, dependendo de suas propriedades mecânicas quânticas. Nanodiamantes com este centro fluorescente (nanodiamantes ressonantes) absorvem luz verde e emitem fluorescência vermelha e estão sendo investigados para aplicações em imagens biológicas, fontes de detecção e de fóton único. Nanodiamonds sem centros fluorescentes não são ressonantes.

Sasaki e seus colegas embeberam uma nanofibra óptica em soluções de nanodiamantes com e sem centros fluorescentes. O brilho de um laser verde através de uma extremidade da nanofibra prendeu um único nanodiamante com centros fluorescentes e o transportou para longe do laser.

Nanodiamantes ressonantes e não ressonantes movendo-se em direções opostas

Os cientistas demonstraram que, quando um laser verde e um laser vermelho brilhavam nos nanodiamantes de lados opostos da nanofibra óptica, o movimento de nanodiamantes ressonantes e não ressonantes pode ser controlado de forma independente:Para os nanodiamantes não ressonantes, o laser vermelho os empurra com mais força do que o laser verde; Contudo, os ressonantes absorvem a luz laser vermelha e, portanto, são empurrados com mais força pelo laser verde. Assim, eles podem ser classificados com base em suas propriedades ópticas. Além disso, o número de centros fluorescentes nos nanodiamantes ressonantes poderia ser quantificado pela observação de seus movimentos sob essas condições.

Usando esta técnica para capturar e manipular nanodiamantes, os cientistas demonstraram uma prova de conceito. O próximo passo seria aplicá-lo a nanopartículas dopadas com corante orgânico, que podem ser usados ​​como nanossondas em sistemas de biodetecção.