Engranajes nanométricos movidos directamente por la luz

Investigadores han desarrollado una nueva máquina diminuta cuyos nanoengranajes se mueven gracias a la acción directa de la luz láser.

Estas máquinas de accionamiento óptico se autoensamblan y podrían utilizarse para la manipulación a escala nanométrica de cargamentos diminutos para aplicaciones como la nanofluídica y la clasificación de partículas.

Este avance tecnológico resuelve una cuestión que estaba pendiente desde hace mucho tiempo en la nanotecnología:

Lograr un método eficaz para que las nanomáquinas se ensamblen por sí mismas y puedan realizar trabajos en entornos convencionales como por ejemplo en líquidos a temperatura ambiente.

Las nuevas nanomáquinas, obra del equipo de Norbert F. Scherer, de la Universidad de Chicago en Estados Unidos, se basan en un tipo de materia conocida como “materia óptica” en la que las nanopartículas metálicas se mantienen unidas por la luz en vez de por los enlaces químicos que mantienen unidos unos con otros a los átomos que componen la materia típica.

Tanto la energía para montar la máquina como la potencia para hacerla funcionar provienen de la luz.

Una vez que la luz láser se introduce en una solución que contiene nanopartículas, todo el proceso se lleva a cabo por sí solo.

Aunque el usuario no necesita controlar ni dirigir activamente el resultado, esto podría hacerse fácilmente para adaptar las nanomáquinas a diversas aplicaciones.

En la materia óptica, un campo de luz láser crea interacciones entre nanopartículas metálicas mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz.

Estas interacciones hacen que las partículas se autoensamblen en conjuntos ordenados.

Se trata de un principio similar al de la captura óptica, en la que la luz se utiliza para sujetar y manipular partículas, moléculas biológicas y células.

En un estudio anterior, los investigadores descubrieron que cuando la materia óptica se expone a luz polarizada circularmente, gira como un cuerpo rígido en dirección opuesta a la rotación de la polarización.

En otras palabras, cuando la luz incidente gira en un sentido, el conjunto de materia óptica responde girando en el otro.

En el nuevo trabajo, los investigadores crearon una nanomáquina de materia óptica que funciona de forma muy parecida a como lo hace una máquina mecánica basada en engranajes entrelazados.

En este tipo de máquinas, cuando se gira un engranaje, un engranaje entrelazado más pequeño gira en la dirección opuesta.

La nanomáquina de materia óptica utiliza la luz polarizada circularmente de un láser para impulsar un conjunto de nanopartículas, y lograr así un engranaje capaz de accionar a otros.

Scherer y sus colegas han detallado su avance en un informe titulado “An Optical Matter Machine: Angular Momentum Conversion by Collective Modes in Optically Bound Nanoparticle Arrays“, publicado en la revista académica Optica.

Fuente: Noticias de la Ciencia