(Phys.org) — Intrappolamento ottico, una tecnica per lo studio di singole molecole, è tradizionalmente delicato, che richiedono attrezzature speciali e una stanza insonorizzata, con i dati raccolti una molecola alla volta.

I fisici della Cornell hanno ridotto la tecnologia di una trappola ottica, che usa la luce per sospendere e manipolare molecole come DNA e proteine, su un singolo chip. E invece di una sola molecola alla volta, il nuovo dispositivo può potenzialmente intrappolare centinaia di molecole contemporaneamente, riducendo gli esperimenti di un mese a giorni.

"Amiamo gli esperimenti con una singola molecola perché i dati sono belli e chiari, e impariamo così tanto manipolando e perturbando le molecole e osservando come cambiano le cose, " ha detto Michelle Wang, professore di fisica, che ha condotto lo studio pubblicato online in Nanotecnologia della natura 28 aprile. Ma la stessa tecnica sperimentale potrebbe essere migliorata, che ha motivato Wang, che studia il DNA e le sue proteine ​​motorie associate, contemplare soluzioni.

Wang e colleghi hanno sviluppato un nuovo tipo di trappola ottica, attingendo alla nanofotonica – in questo caso, utilizzando la luce come controller su scala nanometrica, nonché l'elettronica su chip e la microfluidica per realizzare un basso consumo, dispositivo stabile che può essere montato su microscopi convenzionali.

La loro innovazione chiave è la generazione di onde stazionarie ottiche controllabili in guide d'onda nanofotoniche, formato da due onde luminose contropropaganti, che funzionano come array di trappole ottiche. Questo design ricicla la stessa luce per produrre più trappole, ognuno dei quali può contenere una molecola, Per esempio, una singola molecola di DNA.

"Quello che abbiamo qui è un array di trappole tridimensionale stabile e controllabile, "Ha detto Wang. "Non è mai stato fatto prima." Chiamano il loro dispositivo una trappola nanofotonica a onde stazionarie, o nSWAT.

Per testare la stabilità del dispositivo, una svolta fondamentale, i membri del laboratorio hanno toccato fisicamente il microscopio in cui avevano montato il chip. A causa della natura compatta del dispositivo, che si adatta a un centesimo, hanno scoperto poco, se qualsiasi disturbo.

Nella loro carta, hanno anche descritto il trasporto di molecole su una distanza relativamente lunga utilizzando le guide d'onda. Questa capacità consente alla nuova trappola ottica di integrarsi con le tecniche di etichettatura a fluorescenza esistenti per etichettare le molecole di interesse.

La fabbricazione del nSWAT è stata eseguita esclusivamente presso la Cornell NanoScale Science and Technology Facility (CNF).

Esperimenti descritti nel documento, "Intrappolamento nanofotonico per la manipolazione precisa di array biomolecolari, " sono stati completati principalmente dai co-primi autori Mohammad Soltani e Jun Lin, entrambi associati post-dottorato nel laboratorio Wang, con l'aiuto sostanziale di diversi studenti e postdoc in laboratorio. Le prime fasi del progetto hanno comportato discussioni utili con, e attrezzature in prestito da, co-autore Michal Lipson, professore di ingegneria elettrica e informatica, un esperto di nanofotonica.