I ricercatori della Macquarie University hanno dimostrato una nuova tecnica che sfrutta la presenza di atomi estranei all'interno di un cristallo di diamante, utilizzare la luce per influenzare il movimento dell'intera nanoparticella, aprendo la porta all'applicazione di potenti tecnologie quantistiche alla manipolazione di nanoparticelle ultrapiccole e un grado di controllo senza precedenti su scala nanometrica.
La ricerca, pubblicato in Fisica della natura , ha misurato la forza su cristalli di diamante su nanoscala (che sono piccoli quanto un millesimo della larghezza di un capello umano) che sono stati immersi nell'acqua e intrappolati otticamente da una pinzetta ottica a raggio laser ben focalizzata.
Dr Thomas Volz e colleghi del Dipartimento di Fisica e Astronomia e del Centro di eccellenza ARC sui sistemi quantistici ingegnerizzati (EQuS), scoperto che durante il monitoraggio del movimento dei singoli nanodiamanti nelle pinzette ottiche, gli atomi artificiali hanno avuto un'influenza significativa sul movimento dei nanocristalli. Questo è notevole, soprattutto considerando che solo alcuni di questi atomi estranei interagiscono effettivamente con la luce laser quasi risonante.
"Generalmente, la luce nelle pinzette ottiche interagisce con la nanoparticella stessa. In questo studio però è stato introdotto un gruppo di speciali atomi estranei nella nanoparticella di diamante. Quando la luce laser viene scelta vicino alla transizione di questi atomi "speciali" estranei, il movimento dell'intero cristallo è influenzato, nonostante ce ne siano solo circa 10, 000 di questi atomi all'interno di un cristallo composto da circa 100 milioni di atomi di carbonio, " ha detto il dottor Volz.
"Queste forze quasi risonanti sono tipicamente note dalla manipolazione di singoli atomi da parte della luce, ma non nel caso della nanomanipolazione. Questa ricerca dimostra per la prima volta l'effetto di queste forze nel contesto della nanomanipolazione. Ancora più interessante, queste forze sono misurabili solo a causa di un effetto unico che raramente si osserva in natura:un'interazione cooperativa degli atomi estranei tra loro. Solo da questi atomi che agiscono insieme in modo cooperativo possiamo vedere il loro effetto, ", ha detto il primo autore, il dottor Mathieu Juan.
"La nostra ricerca è motivata dalla possibilità di sperimentare una tecnica ben nota dalla manipolazione degli atomi nel campo della manipolazione delle nanoparticelle (in un ambiente liquido). La tecnica è potente, e si può pensare di ingegnerizzare nanodiamanti con diversi tipi di atomi estranei per rendere il loro effetto ancora più forte e alla fine intrappolare nanoparticelle piccole come pochi nanometri di diametro spostandole sistematicamente nelle cellule, " ha detto il dottor Volz.
"Le forze che abbiamo osservato non sono mai state viste prima e con queste eccitanti possibilità a portata di mano, questa ricerca potrebbe portare allo sviluppo di un nuovo tipo di pinzette ottiche, che avrà applicazioni in diversi campi. Oltre alle applicazioni in biologia e medicina in cui le pinzette ottiche quasi risonanti potrebbero essere utilizzate per il bio-imaging e la somministrazione di farmaci, questa ricerca potrebbe avere un impatto sui campi della nanotecnologia quantistica e del rilevamento, " ha detto il dottor Carlo Bradac, primo autore congiunto.
