Nanotecnologia

Laços de luz detectam moléculas individuais

Com a polarização e a cor corretas, é possível fazer com que a luz fique aprisionada ao redor das nanoestruturas, tornando-as opticamente ativas. [Imagem: Valev et al./Advanced Materials]

Detecção óptica

Cientistas criaram "laços de luz" ao redor de quadrados ocos, ativando a nanoestrutura inteira, que passa a detectar facilmente moléculas individuais.

Detectar e identificar moléculas com luz é uma técnica promissora, não fosse o fato de que as moléculas têm uma resposta óptica muito fraca, e que a luz focalizada acaba "fritando" a molécula.

Além disso, focalizar uma molécula individual não é uma tarefa trivial.

Ventsislav Valev e seus colegas da Universidade de Leuven, na Bélgica, descobriram uma forma de contornar esses problemas explorando a forma como a luz interage com estrutura muito pequenas.

Laços de luz

"Essencialmente, a luz é constituída de campos elétricos e magnéticos movendo-se pelo espaço. Enquanto, com a luz polarizada linearmente, os campos se movem diretamente para a frente, com a luz polarizada circularmente eles giram em um movimento parecido com uma espiral," explica o pesquisador.

Quando a luz atinge as nanoestruturas em forma de moldura, ela excita os elétrons na superfície da nanoestrutura e impõe a eles seu movimento helicoidal, ficando aprisionada nesse giro ao redor dos anéis quadrados, formando o que os cientistas chamaram de "laçadas de luz".

Esses laços de luz fazem com que os elétrons oscilem de forma coerente sobre toda a superfície do quadrado oco, ampliando enormemente a área de interação com as moléculas a serem detectadas.

Oscilação de elétrons

Com a ajuda desses elétrons oscilantes, a luz focalizada pode ampliar a resposta óptica da molécula em até 100 bilhões de vezes, o que permite detectá-la com um microscópio óptico.

"O truque é tentar ativar toda a superfície da nanoestrutura, assim, onde quer que a molécula se ligue, nós conseguiremos vê-la", disse Valev.

Ou seja, a técnica transforma o que era um foco muito estreito de luz, tentando alvejar uma molécula individual, em uma verdadeira "placa de luz", um sensor que torna muito mais fácil, prático e rápido, detectar as moléculas individuais em suspensão ou em uma atmosfera gasosa.

Segundo o pesquisador, além de aplicações diretas em fotoquímica, as nanoestruturas ópticas permitirão a visualização de moléculas individuais e, principalmente, permitirão o estudo de suas interações.

Bibliografia:

Distributing the optical near-field for efficient field-enhancements in nanostructures
Valev, V. K., De Clercq, B., Biris, C. G., Zheng, X., Vandendriessche, S., Hojeij, M., Denkova, D., Jeyaram, Y., Panoiu, N. C., Ekinci, Y., Silhanek, A. V., Volskiy, V., Vandenbosch, G. A. E., Ameloot, M., Moshchalkov, V. V., Verbiest, T.
Advanced Materials
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1002/adma.201201151




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