Schemi dello schema di induzione della forza optofluidica (OF2i). (a) Le particelle sono immerse in un fluido e vengono pompate attraverso un canale microfluidico. Un raggio laser Laguerre-gaussiano debolmente focalizzato con un OAM si propaga nella stessa direzione del flusso delle particelle ed esercita forze ottiche sulle nanoparticelle. Monitorando la luce diffusa dalle particelle attraverso un obiettivo del microscopio, si ottengono informazioni sulle sezioni trasversali di scattering e tramite il tracciamento delle particelle le velocità delle singole particelle. (b) Traiettorie simulate per due particelle selezionate. A causa dell'OAM, le particelle si muovono lungo traiettorie a forma di spirale, sopprimendo così le collisioni e il blocco delle particelle nella regione di messa a fuoco. (c) La forza ottica Fopt,z e la forza fluidica Ffluido,z agendo su una particella controlla il flusso nella direzione di propagazione z , la forza ottica Fopt,x fornisce una cattura ottica 2D nella direzione trasversale x (la forza di cattura lungo y non è mostrata). Credito:Revisione fisica applicata (2022). DOI:10.1103/PhysRevApplied.18.024056
Un team di ricercatori della Brave Analytics GmbH, in collaborazione con un collega del Gottfried Schatz Research Center e un altro dell'Istituto di fisica, tutti in Austria, ha sviluppato un dispositivo in grado di condurre la caratterizzazione di nanoparticelle in tempo reale. Il gruppo ha pubblicato il proprio lavoro sulla rivista Physical Review Applied .
Negli ultimi decenni, gli ingegneri di prodotto hanno aggiunto sempre più nanoparticelle ai prodotti per conferire loro le qualità desiderate, ad esempio per addensare o colorare le vernici. I tipi di nanoparticelle utilizzati dipendono da molti fattori, come la loro composizione e forma, che sono generalmente facilmente determinabili. Anche la dimensione delle nanoparticelle è importante per garantire la coerenza, ma capire quanto sono grandi si è rivelato più difficile. È stato riscontrato che un approccio chiamato diffusione dinamica della luce funziona bene, ma solo con minuscole nanoparticelle. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno creato un dispositivo che può essere utilizzato per determinare la dimensione di nanoparticelle più grandi.
Il nuovo dispositivo si basa sull'induzione della forza optofluidica (OF2i). È costituito da un cilindro trasparente e un raggio laser. Durante l'uso, il cilindro viene riempito con acqua in cui sono state aggiunte nanoparticelle campione, in questo caso minuscoli frammenti di polistirene. Il laser viene sparato in un modo che consente alla luce di viaggiare a spirale attraverso l'acqua, formando un vortice d'acqua.
La luce laser viene utilizzata in due modi:per spingere le nanoparticelle attraverso l'acqua e per seguirne il movimento. In una tale configurazione, la quantità di accelerazione subita da una data nanoparticella dipenderà dalle sue dimensioni. I ricercatori suggeriscono che è simile a una barca a vela. Due barche della stessa dimensione che subiscono la stessa forza di vento verranno spinte a velocità diverse se hanno vele di dimensioni diverse. E poiché il laser forma un vortice, le nanoparticelle viaggiano a spirale, rendendo meno probabili le collisioni.
La luce diffusa dopo essere rimbalzata dalla nanoparticella può quindi essere osservata con un microscopio time-lapse, che può rivelare i percorsi seguiti dalle singole nanoparticelle. L'analisi della forma di tali traiettorie può essere utilizzata per determinare le variazioni di velocità dovute alla forza esercitata dal laser e rivelare così la dimensione delle nanoparticelle. I test hanno mostrato che il dispositivo è in grado di misurare nanoparticelle nell'intervallo da 200 a 900 nm. + Esplora ulteriormente
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