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(noticias nanowerk) Un nuevo lanzamiento de Ciencia optoelectrónica (“Trampa óptica de nanopartículas ópticas: fundamentos y aplicaciones”) proporciona una descripción general de la captura óptica de nanopartículas ópticas.
Las nanopartículas ópticas son uno de los elementos clave de la fotónica actual. No sólo permiten obtener imágenes ópticas de una variedad de sistemas (desde células hasta microelectrónica), sino que también se comportan como sensores remotos altamente sensibles. En los últimos años se ha demostrado el éxito de las pinzas ópticas a la hora de aislar y manipular nanopartículas ópticas individuales. Esto ha abierto la puerta al escaneo y la captura de partículas individuales en alta resolución. En esta área de rápido crecimiento, ahora es necesario resumir lo que se ha logrado hasta ahora para determinar el sistema apropiado y la configuración experimental requerida para cada aplicación.
![Trampa óptica de nanopartículas ópticas y sus aplicaciones.](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id64098_1.jpg)
En este artículo se resumen los principales resultados en el campo de la captura óptica de nanopartículas ópticas individuales. Según los diferentes materiales y sus propiedades ópticas, las nanopartículas ópticas se dividen en cinco familias: nanopartículas plasmónicas, nanopartículas dopadas con lantánidos, nanopartículas poliméricas, nanopartículas semiconductoras y nanodiamantes. Para cada caso se han descrito avances y aplicaciones clave.
Las nanopartículas plasmónicas tienen 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 para ellas. Las aplicaciones típicas basadas en las propiedades luminiscentes de las nanopartículas plasmónicas atrapadas ópticamente son el estudio de la interacción entre partículas y la medición de la temperatura. Esta investigación se lleva 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. Esta revisión resume la medición de la temperatura celular informada lograda por las nanopartículas individuales dopadas con lantánidos ópticamente atrapadas. Las propiedades estructurales de la gran cantidad de nanopartículas dopadas con lantánidos permiten que estas partículas giren. Con una potencia láser fija, la velocidad de rotación depende de la viscosidad del medio. Los estudios han demostrado que esta propiedad se puede utilizar para medir la viscosidad intracelular. Además, la funcionalización superficial adecuada de las nanopartículas dopadas con lantánidos permite su uso en la detección química.
Al incorporar tintes en las nanopartículas poliméricas, se vuelven luminiscentes y pueden rastrearse fácilmente en la trampa óptica. Esta revisión resume el estudio de la dinámica de nanopartículas individuales y la caracterización de muestras biológicas aprovechando la capacidad de rastrear la luminiscencia de las partículas. No solo permite una comprensión más profunda de la interacción óptica y mecánica entre los láseres de captura y las partículas ópticas, sino que también muestra el gran potencial de combinar la captura óptica con la fluorescencia o la microscopía de barrido.
Las nanopartículas semiconductoras han atraído gran atención recientemente debido a sus propiedades especiales de fotoluminiscencia, como emisión sintonizable, menor susceptibilidad al fotoblanqueo, alto rendimiento cuántico y estabilidad química. En esta revisión, los autores resumen la investigación sobre el uso de pinzas ópticas para estudiar y mejorar las propiedades de luminiscencia de nanopartículas semiconductoras individuales. También resumen la investigación sobre el uso de partículas semiconductoras como fuentes de excitación localizadas para imágenes celulares.
La fluorescencia de los nanodiamantes es causada por defectos puntuales en la estructura del diamante, llamados centros de color. La investigación bibliográfica muestra que existe sólo un número limitado de informes sobre la captura óptica de nanodiamantes. El primer informe sobre este tema encontró que un solo nanodiamante puede usarse como sensor de campo magnético. Más tarde se demostró que un nanodiamante capturado ópticamente también funciona como termómetro celular.
Este artículo de revisión muestra cómo la combinación de captura óptica y nanopartículas ópticas coloidales se puede utilizar para diversas aplicaciones. A pesar del gran potencial de las pinzas ópticas para estudiar nanopartículas individuales, este campo aún está en sus inicios. La mayor parte del trabajo se centra en aplicaciones en lugar de cerrar brechas de conocimiento. Todavía quedan algunas preguntas sin respuesta. La revisión concluye que los desafíos en la captura óptica de nanopartículas incluyen la falta de una fórmula precisa que describa las fuerzas ópticas, la resolución espacial incierta, la posible presencia de distorsión perceptiva, etc. Se espera que esta revisión aborde el enriquecimiento y desarrollo continuo que promueve la investigación sobre principios, técnicas, dispositivos y aplicaciones en este ámbito.
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