un, Molteplici NP d'oro (sfere di raggio di 200 nm) sono confinate da una trappola laser a forma di anello (lunghezza d'onda di 532 nm) e trasportate otticamente attorno ad essa. Queste NP si assemblano rapidamente in un gruppo stabile di particelle calde creando una fonte di calore confinata (G-NP) di temperatura ~500 K. Le NP d'oro libere (non intrappolate) che agiscono come particelle traccianti vengono trascinate verso il G-NP dall'azione del flusso d'acqua termoindotto creato intorno ad esso (vedi Video S5 dell'articolo). La velocità del G-NP è controllata dalla forza di propulsione ottica che è proporzionale alla forza del gradiente di fase adattata lungo la trappola laser come visualizzato in b, corrispondente allo stato di trasporto 1. Questa forza di propulsione non uniforme spinge il G-NP a raggiungere una velocità massima di 42 μm/s. B, Schema della commutazione della configurazione del gradiente di fase (stato 1 e 2) che consente una manipolazione più sofisticata della fonte di calore:scissione e fusione del G-NP. (C), Le forze di propulsione mediate opposte nella regione divisa (vedi stato 3 a ~0 gradi, mostrato in b) separare gli NP appartenenti al G-NP originale creando così G-NP1 e G-NP2, come osservato nella sequenza visualizzata (vedi Video S6 dell'articolo). Queste due nuove fonti di calore sono spinte dalla forza di propulsione media nel tempo corrispondente allo stato 3 in direzioni opposte verso la regione dove finalmente si fondono nuovamente in un G-NP congiunto. Traiettorie di trasporto complesse per la consegna di G-NP, ad esempio sotto forma di circuito nodo (vedi Video S7 della carta), può essere creato consentendo la distribuzione spaziale delle fonti di calore in movimento attraverso una rete target Credito:José A. Rodrigo, Mercedes Angulo e Tatiana Alieva
Oggi, l'optofluidica è una delle applicazioni più rappresentative della fotonica per l'analisi biologico/chimica. La capacità delle strutture plasmoniche (ad es. nanoparticelle di oro colloidale e argento, NP) sotto illuminazione per rilasciare calore e indurre la convezione di fluidi alla microscala ha suscitato molto interesse negli ultimi due decenni. Le loro proprietà ottiche e termiche, dipendenti dalle dimensioni e dalla forma, nonché sintonizzabili sulla lunghezza d'onda, hanno aperto la strada ad applicazioni rilevanti come la terapia fototermica/l'imaging, lavorazione dei materiali, biosensori e optofluidica termica per citarne alcuni. La formazione in situ e il controllo del movimento delle fonti di calore potenziate dai plasmoni potrebbero aprire la strada a un ulteriore sfruttamento delle loro funzionalità, soprattutto in optofluidica. Però, questo è un problema multidisciplinare impegnativo che combina ottica, termodinamica e idrodinamica.
In un recente articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , Professor Jose A. Rodrigo e collaboratori dell'Università Complutense di Madrid, Facoltà di Fisica, Dipartimento di Ottica, Spagna, hanno sviluppato una tecnica per il controllo congiunto della formazione e del movimento delle fonti di calore (gruppo di NP d'oro) e dei relativi flussi di fluidi termoindotti creati intorno ad esse. Gli scienziati riassumono il principio di funzionamento della loro tecnica, "La tecnica applica una trappola a raggio laser strutturata per esercitare una forza di propulsione ottica sulle NP plasmoniche per il loro controllo del movimento, mentre lo stesso laser le riscalda contemporaneamente. Poiché sia la forma della trappola laser che le forze di propulsione ottica possono essere adattate facilmente e indipendentemente, le NP calde possono essere trasportate otticamente lungo percorsi riconfigurabili con velocità controllata in base all'applicazione in piedi."
"Sulla base di questo meccanismo di manipolazione a distanza guidato dalla luce, riportiamo la prima evidenza di flusso di fluido termoindotto originato da una fonte di calore in movimento con velocità controllata lungo la traiettoria target. Questa manipolazione senza contatto di un fluido su microscala fornisce un'attuazione optofluidica versatile che consente nuove funzionalità, Per esempio, fornire nano-oggetti e analiti in modo selettivo a località target come richiesto dalla ricerca chimica e biologica. Inoltre, dimostriamo sperimentalmente che il controllo spaziale e temporale della forza di propulsione ottica consente di modificare i flussi di fluido nonché di dividere/unire in situ il gruppo dinamico di NP che compongono la fonte di calore. I risultati riportati hanno un significato fondamentale e pratico nel campo della manipolazione ottica delle nanostrutture e dell'optofluidica termica. Questo è un bell'esempio della sinergia tra manipolazione ottica, termoplasmonica e idrodinamica".
I fisici immaginano, "La combinazione ottenuta del riscaldamento indotto ottico delle NP plasmoniche e del loro trasporto ottico programmabile simultaneo apre la strada alla micro-robotica leggera e, in particolare, per la creazione di futuri strumenti optofluidici termici."
