(PhysOrg.com) -- Nelle scoperte che hanno richiesto agli sperimentatori tre anni per credere, Gli ingegneri dell'Università del Michigan e i loro collaboratori hanno dimostrato che la luce stessa può attorcigliare nastri di nanoparticelle.

I risultati sono pubblicati nell'attuale edizione di Scienza .

La materia facilmente piega e torce la luce. Questo è il meccanismo dietro le lenti ottiche e gli occhiali polarizzati per i film 3-D. Ma l'interazione opposta è stata osservata raramente, disse Nicholas Kotov, ricercatore principale del progetto. Kotov è un professore nei dipartimenti di ingegneria chimica, Ingegneria biomedica e scienza e ingegneria dei materiali.

Sebbene sia noto che la luce influenza la materia su scala molecolare, piegando o torcendo le molecole di pochi nanometri, non è stato osservato causare una torsione meccanica così drastica a particelle più grandi. I nastri di nanoparticelle in questo studio erano lunghi tra uno e quattro micrometri. Un micrometro è un milionesimo di metro.

"Non ci credevo all'inizio, " ha detto Kotov. "Per essere onesti, ci sono voluti tre anni e mezzo per capire davvero come i fotoni di luce possono portare a un cambiamento così notevole nelle strutture rigide mille volte più grandi delle molecole".

Kotov e i suoi colleghi avevano deciso in questo studio di creare particelle "superchirali" --- spirali di metalli misti su nanoscala che potrebbero teoricamente focalizzare la luce visibile su granelli più piccoli della sua lunghezza d'onda. I materiali con questo "indice di rifrazione negativo" unico potrebbero essere in grado di produrre mantelli dell'invisibilità simili a Klingon, disse Sharon Glotzer, un professore nei dipartimenti di Ingegneria Chimica e Scienza e Ingegneria dei Materiali che è stato anche coinvolto negli esperimenti. È probabile che i nastri intrecciati di nanoparticelle conducano ai materiali superchirali, dicono i professori.

Per iniziare l'esperimento, i ricercatori hanno disperso nanoparticelle di tellururo di cadmio in una soluzione a base acquosa. Li controllavano a intermittenza con potenti microscopi. Dopo circa 24 ore sotto luce, le nanoparticelle si erano assemblate in nastri piatti. Dopo 72 ore, si erano attorcigliati e ammucchiati insieme nel processo.

Ma quando le nanoparticelle sono state lasciate al buio, distinto, lungo, nastri dritti formati.

"Abbiamo scoperto che se facciamo nastri piatti al buio e poi li illuminiamo, vediamo una graduale torsione, torsione che aumenta man mano che brilliamo di più luce, " Ha detto Kotov. "Questo è molto insolito in molti modi."

La luce torce i nastri provocando una più forte repulsione tra le nanoparticelle al loro interno.

Il nastro ritorto è una nuova forma nella nanotecnologia, disse Kotov. Oltre ai materiali superchirali, immagina applicazioni intelligenti per la forma e la tecnica utilizzata per crearla. Sudhanshu Srivastava, un ricercatore post-dottorato nel suo laboratorio, sta cercando di far ruotare le spirali.

"Sta costruendo eliche molto piccole per muoversi attraverso il fluido --- sottomarini in nanoscala, se vorrai, " ha detto Kotov. "Si vede spesso questo motivo di strutture contorte negli organi di mobilità di batteri e cellule".

I sottomarini su nanoscala potrebbero essere utilizzati per la somministrazione di farmaci e in sistemi microfluidici che imitano il corpo per esperimenti.

Questo effetto di torsione appena scoperto potrebbe anche portare a sistemi microelettromeccanici controllati dalla luce. E potrebbe essere utilizzato in litografia, o produzione di microchip.

Glotzer e Aaron Santos, una ricercatrice post-dottorato nel suo laboratorio, ha eseguito simulazioni al computer che hanno aiutato Kotov e il suo team a capire meglio come si formano i nastri. Le simulazioni hanno mostrato che in determinate circostanze, la complessa combinazione di forze tra le nanoparticelle di forma tetraedrica potrebbe cospirare per produrre nastri della larghezza appena osservata negli esperimenti. Un tetraedro è una forma piramidale, poliedro tridimensionale.

"Il preciso equilibrio delle forze che porta all'autoassemblaggio dei nastri è molto rivelatore, "Glotzer ha detto. "Potrebbe essere usato per stabilizzare altre nanostrutture fatte di particelle non sferiche. Riguarda il modo in cui le particelle vogliono impacchettarsi".