(Phys.org) -- Utilizzando una tecnica raffinata per intrappolare e manipolare le nanoparticelle, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno allungato di oltre dieci volte la vita utile delle particelle intrappolate. Questo nuovo approccio, che un ricercatore paragona ad "attirare falene, " promette di dare agli sperimentatori il tempo di intrappolamento di cui hanno bisogno per costruire strutture su nanoscala e potrebbe aprire la strada al lavoro con le nanoparticelle all'interno delle cellule biologiche senza danneggiare le cellule con un'intensa luce laser.

Gli scienziati intrappolano e spostano regolarmente le nanoparticelle in una soluzione con "pinzette ottiche", un laser focalizzato su un punto molto piccolo. Il minuscolo puntino di luce laser crea un forte campo elettrico, o potenziale bene, che attrae le particelle al centro del raggio. Sebbene le particelle siano attratte nel campo, le molecole del fluido in cui sono sospese tendono a spingerle fuori dal pozzo. Questo effetto peggiora solo quando la dimensione delle particelle diminuisce perché l'influenza del laser sul movimento di una particella si indebolisce man mano che la particella diventa più piccola. Si può sempre aumentare la potenza del laser per generare un campo elettrico più forte, ma farlo può friggere le nanoparticelle troppo velocemente per fare qualcosa di significativo con loro, se può trattenerle del tutto.

Il nuovo approccio dei ricercatori del NIST utilizza un sistema di controllo e feedback che spinge la nanoparticella solo quando necessario, abbassando l'intensità media del raggio e aumentando la durata della nanoparticella riducendo la sua tendenza a vagare. Secondo Thomas LeBrun, lo fanno spegnendo il laser quando la nanoparticella raggiunge il centro e seguendo costantemente la particella e spostando le pinzette mentre la particella si muove.

"Puoi pensarlo come attirare le falene al buio con una torcia, " dice LeBrun. "Una falena è naturalmente attratta dal raggio della torcia e la seguirà anche se la falena svolazza intorno apparentemente a caso. Seguiamo la particella fluttuante con il raggio della nostra torcia mentre la particella viene spinta dalle molecole vicine nel fluido. Rendiamo la luce più brillante quando si allontana troppo dalla rotta, e spegniamo la luce quando è dove vogliamo che sia. Questo ci consente di massimizzare il tempo in cui la nanoparticella è sotto il nostro controllo riducendo al minimo il tempo in cui il raggio è acceso, aumentando la durata della particella nella trappola."

Utilizzando questo metodo a potenza del raggio media costante, Le particelle d'oro da 100 nanometri sono rimaste intrappolate 26 volte più a lungo di quanto si fosse visto in esperimenti precedenti. Le particelle di silice di 350 nanometri di diametro sono durate 22 volte di più, ma con la potenza media del raggio ridotta del 33%. LeBrun afferma che il loro approccio dovrebbe essere in grado di essere combinato con altre tecniche per intrappolare e trattenere nanoparticelle ancora più piccole per lunghi periodi senza danneggiarle.

"Siamo più di un ordine di grandezza avanti rispetto a dove eravamo prima, " dice LeBrun. "Ora speriamo di iniziare a costruire dispositivi complessi su scala nanometrica e testare le nanoparticelle come sensori e farmaci nelle cellule viventi".