Luz manipula a matéria de maneiras inesperadas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/04/2026

O "microdrone" segura uma nanoestrutura em seu centro, enquanto quatro pinças ópticas seguram e controlam a plataforma.
[Imagem: Ryoma Fukuhara et al. - 10.1038/s41567-026-03268-6]

Força da luz

A luz não serve só para iluminar, ela também tem capacidade de empurrar a matéria, por meio de um fenômeno conhecido desde os trabalhos de James Clerk Maxwell, nos anos 1870: É a chamada pressão de radiação da luz, ou momento da luz.

Desde os raios tratores para partículas muito pequenas, até as velas solares para viagens espaciais, o momento da luz tem sido explorado em diversas aplicações pioneiras.

E essa tecnologia acaba de ganhar um novo impulso, graças à descoberta de um fenômeno surpreendente: A luz pode torcer objetos lateralmente, numa direção perpendicular à direção na qual o próprio feixe de luz se propaga. Em outras palavras, aponte a luz numa direção e o objeto se move na outra.

"Nós desenvolvemos uma nova plataforma de medição chamada 'microdrone', que permite, pela primeira vez, a caracterização tridimensional completa das forças e torques ópticos que atuam em nanoestruturas," contou o professor Yoshito Tanaka, da Universidade de Hokkaido, no Japão.

Estrutura e foto do experimento real, que "amplifica" as forças agindo sobre as nanopartículas colocadas no centro da plataforma.
[Imagem: Ryoma Fukuhara et al. - 10.1038/s41567-026-03268-6]

Amplificar a força da luz

A ideia é simples: Posicionar uma nanoestrutura no centro de uma minúscula plataforma em forma de cruz, o microdrone. Em seguida, quatro feixes de laser são disparados para manter a plataforma no lugar - são pinças ópticas, que permitem segurar os cantos da plataforma. Basta então rastrear cuidadosamente como a plataforma se move e gira para medir as forças que atuam sobre a nanoestrutura em seu interior. Isso cria um método muito mais simples e preciso de trabalhar com a pressão de radiação da luz.

"As pinças ópticas têm sido uma ferramenta poderosa desde o trabalho pioneiro de Arthur Ashkin, reconhecido com o Prêmio Nobel em 2018," comentou Tanaka. "Usando-as, os métodos convencionais só conseguiam medir a rotação de um objeto em torno de um único eixo. Nossa abordagem supera essa limitação medindo não a nanoestrutura em si, mas a plataforma que a contém."

A diferença é enorme, permitindo medir o movimento e a rotação em todas as direções, capturando um mapa tridimensional completo do movimento. Na prática, a plataforma converte forças nanométricas extremamente pequenas e difíceis de detectar, envolvendo a nanopartícula sendo estudada, em movimentos maiores e mensuráveis da microplataforma.

E a utilidade da nova plataforma de medição não se fez esperar: Ao estudar nanoestruturas de ouro em forma de V, a equipe descobriu que essas estruturas apresentam um comportamento incomum, conhecido como torque óptico transversal, o que significa que, em vez de se torcerem na direção da luz, elas giram lateralmente.

Conhecer os fundamentos do fenômeno permitirá criar meios de explorá-lo em aplicações práticas.
[Imagem: Ryoma Fukuhara et al. - 10.1038/s41567-026-03268-6]

Fenômenos mecânicos em nanoescala

Além de mostrar algo que nunca havia sido demonstrado experimentalmente antes, a equipe descobriu que as previsões teóricas estavam erradas. O que se esperava era que o torque transversal da luz dependesse do momento angular da luz.

Em vez disso, o que os experimentos mostraram é que o fenômeno depende de uma propriedade ainda mais sutil, chamada helicidade óptica, uma medida da quiralidade, ou torção, do campo eletromagnético da luz.

Juntas, o avanço experimental e esta descoberta abrem novas possibilidades para o uso da luz no controle preciso de objetos em nanoescala. As aplicações potenciais incluem nanomáquinas movidas a luz e tecnologias avançadas de sensoriamento.

"Este trabalho representa um novo paradigma de medição para a optomecânica em nanoescala," disse Tanaka. "Assim como as pinças ópticas abriram um novo campo na biofísica de molécula única, esperamos que esta plataforma possibilite o acesso a fenômenos mecânicos em nanoescala que até agora permaneceram inacessíveis."

Mais tópicos