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Los resultados de la investigación actual publicados en Ciencia optoelectrónica proporciona una descripción general completa de los fundamentos y aplicaciones de las nanopartículas ópticas capturadas ópticamente.
El uso de nanopartículas ópticas va más allá de permitir imágenes ópticas en diversos sistemas, desde células hasta microelectrónica, hasta su uso como sensores remotos notablemente sensibles. Los avances recientes demuestran la eficacia de las pinzas ópticas para aislar y controlar nanopartículas ópticas individuales, allanando el camino para el escaneo y la captura precisos de partículas individuales.
A medida que esta área se expande rápidamente, es esencial consolidar los logros actuales e identificar los sistemas ideales y las configuraciones experimentales necesarias para aplicaciones específicas.
Las nanopartículas ópticas se clasifican en cinco familias según diferentes materiales y sus propiedades ópticas: nanopartículas plasmónicas, nanopartículas dopadas con lantánidos, nanopartículas poliméricas, nanopartículas semiconductoras y nanodiamantes. Se discuten los principales avances y aplicaciones para cada caso dentro de estas familias.
Las nanopartículas plasmónicas exhiben una mayor polarización y una alta eficiencia de conversión de luz en calor, lo que requiere una selección crítica de la longitud de onda de captura. El estudio de la interacción partícula-partícula y la medición de la temperatura son aplicaciones típicas basadas en las propiedades de luminiscencia de las nanopartículas plasmónicas atrapadas ópticamente. Estos estudios se llevan a cabo analizando la radiación absorbida, dispersada o emitida por nanopartículas.
Las nanopartículas dopadas con lantánidos tienen bandas de emisión estrechas, vidas de fluorescencia prolongadas e intensidad de emisión dependiente de la temperatura. En la revisión, los investigadores se centran en el logro reportado de la medición de la temperatura celular utilizando nanopartículas individuales dopadas con lantánidos capturadas ópticamente.
Las propiedades estructurales de la gran cantidad de nanopartículas dopadas con lantánidos permiten que estas partículas giren. La velocidad de rotación depende de la viscosidad del medio con una potencia láser fija. Esta propiedad se utiliza para medir la viscosidad intracelular, según han demostrado las investigaciones.
Además, la funcionalización superficial adecuada de las nanopartículas dopadas con lantánidos permite su aplicación en la detección química.
Se incorporan tintes a las nanopartículas de polímero para hacerlas luminiscentes y fáciles de rastrear en la trampa óptica. El estudio proporciona un resumen de la exploración de la dinámica de nanopartículas individuales y la caracterización de muestras biológicas aprovechando la capacidad de rastrear la luminiscencia de las partículas.
Esto muestra el gran potencial de combinar la captura óptica con la fluorescencia o la microscopía de barrido y permite una comprensión integral de la interacción óptica y mecánica entre el láser de captura y las partículas ópticas.
Las nanopartículas semiconductoras han atraído un interés considerable debido a sus propiedades fotoluminiscentes únicas, que incluyen emisión sintonizable, susceptibilidad reducida al fotoblanqueo, mayores rendimientos cuánticos y una sólida estabilidad química.
Esta revisión resume los estudios que investigan el uso de pinzas ópticas para mejorar las propiedades de luminiscencia de nanopartículas semiconductoras individuales. Además, se recopilan los resultados de la investigación sobre el uso de partículas semiconductoras como fuentes de excitación focalizadas para la obtención de imágenes celulares.
La fluorescencia de los nanodiamantes se atribuye a defectos puntuales en la estructura del diamante, los llamados centros de color. Los estudios bibliográficos indican un número limitado de informes sobre captura óptica de nanodiamantes.
El primer informe sobre este tema mostró que un solo nanodiamante podría actuar como sensor de campo magnético. Luego se demostró que un nanodiamante capturado ópticamente también funciona como termómetro celular.
Se está investigando el uso de captura óptica junto con nanopartículas ópticas coloidales para varias aplicaciones. A pesar del importante potencial de las pinzas ópticas para estudiar nanopartículas individuales, este campo se encuentra todavía en una fase inicial.
La mayoría de los artículos se centran en aplicaciones en lugar de abordar lagunas de conocimiento. Varios problemas siguen sin resolverse, incluida una fórmula precisa para describir las fuerzas ópticas, una resolución espacial incierta, una posible distorsión de la percepción y más. La revisión concluye con una visión general de los desafíos encontrados en la captura óptica de nanopartículas y tiene como objetivo estimular la investigación en curso sobre principios, técnicas, dispositivos y aplicaciones en esta área.
Referencia de la revista:
Zhang, FC, et al. (2023). Trampa óptica de nanopartículas ópticas: fundamentos y aplicaciones. Ciencia optoelectrónica. /doi/10.29026/oes.2023.230019.
Fuente: https://compuscript.com/
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