Nanotecnologia

Raio trator começa a se tornar realidade

Raio trator começa a se tornar realidade
O laser oco funciona como um duto, ao longo do qual as partículas absorvedoras de luz podem ser movimentadas para frente e para trás a distâncias de até um metro. [Imagem: Shvedov et al./APA]

Pesquisadores da Universidade Nacional Australiana conseguiram mover nanopartículas no ar ao longo de grandes distâncias, utilizando apenas um feixe de laser especialmente projetado para a tarefa.

Embora eles se refiram ao feito como o primeiro passo rumo a um "raio trator", uma forma de capturar naves espaciais ou asteroides, muito difundida em filmes de ficção científica, o experimento não funcionaria no vácuo do espaço.

Contudo, o feito pode ter grande impacto aqui na Terra, se não para arrastar pedras e carros, pelo menos para ajudar na delicada montagem de micro e nanomáquinas e de componentes eletrônicos em nanoescala e para lidar com amostras biológicas.

Raio laser oco

A equipe do professor Andrei Rode usou um feixe oco de laser para capturar micro e nanopartículas em seu núcleo escuro.

O laser oco funciona como um duto, ao longo do qual as partículas absorvedoras de luz podem ser movimentadas para frente e para trás a distâncias de até um metro.

"Quando as pequenas partículas são capturadas neste núcleo escuro, coisas muito interessantes começam a acontecer," conta o Dr. Rode. "Como a gravidade, as correntes de ar e os movimentos aleatórios das moléculas do ar ao redor da partícula empurra-a para fora do centro. Um dos seus lados fica iluminado pelo laser, enquanto o outro fica no escuro."

Como as partículas são sensíveis à luz, a diferença cria um pequeno empuxo, conhecido como força fotoforética, que empurra a partícula pelo túnel de luz.

"Além do efeito de aprisionamento, uma parte da energia do feixe e a força resultante empurra a partícula ao longo do duto oco do laser," diz o pesquisador.

Os experimentos foram feitos com nanopartículas de carbono com dimensões entre 100 nanômetros e 10 micrômetros, que foram aprisionadas e movimentadas por um laser de baixa potência, na faixa dos microWatts.

Usos práticos do raio trator

O raio trator se mostrou bastante preciso, posicionando a partícula com uma precisão de 2 micrômetros tanto na transversal quanto na longitudinal.

Outro elemento importante do experimento é que a estratégia de aprisionamento segura as partículas na intensidade mínima do laser, reduzindo assim o aquecimento a que elas ficam sujeitas e inibindo alterações em suas propriedades induzidas pela luz.

Os pesquisadores destacam que isto é um ponto importante para estudar diretamente as propriedades das partículas e para usar o raio trator para capturar células vivas.

E o Dr. Rode prevê ainda várias outras aplicações práticas para o seu raio trator.

"[As aplicações possíveis] incluem dirigir e ajuntar partículas no ar, manipular micro-objetos, capturar amostras de aerossóis atmosféricos, além de capturar e manusear materiais sem contato e com baixo nível de contaminação.

"Além disso, o feixe de laser oco poderá ser utilizado para transportar substâncias perigosas e micróbios, em pequenas quantidades", prevê ele.

Bibliografia:

Optical vortex beams for trapping and transport of particles in air
V. G. Shvedov, A. S. Desyatnikov, A. V. Rode, Y. V. Izdebskaya, W. Z. Krolikowski, Y. S. Kivshar
Applied Physics A
Vol.: 100, Number 2, 327-331
DOI: 10.1007/s00339-010-5860-4




Outras notícias sobre:

Mais Temas