Om kleine microdeeltjes op te vangen en vast te houden, ingenieurs van Harvard hebben "er een ring omgedaan, " met behulp van een op silicium gebaseerde cirkelvormige resonator om deeltjes tot enkele minuten stabiel op te sluiten.

Het voorschot, gepubliceerd in het nummer van 14 juni van Nano-letters , zou op een dag kunnen leiden tot het vermogen om te regisseren, leveren, en opslaan van nanodeeltjes en biomoleculen op volledig optische chips.

"We hebben de kracht gedemonstreerd van wat we resonantieholtevangst noemen, waarbij een deeltje langs een kleine golfgeleider wordt geleid en vervolgens op een microringresonator wordt getrokken, " legt Kenneth Crozier uit, een universitair hoofddocent elektrotechniek aan de Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) die het onderzoek leidde. "Eenmaal op de ring, optische krachten voorkomen dat het ontsnapt, en ervoor zorgen dat het eromheen draait."

Het proces lijkt op wat je ziet in speelgoed met vloeibare bewegingen, waar minuscule gekleurde druppels langs plastic sporen lopen, maar op veel kleinere schaal en met verschillende fysieke mechanismen. De ringen hebben een straal van slechts 5 tot 10 micrometer en zijn gebouwd met behulp van elektronenstraallithografie en reactieve ionenetsing.

specifiek, laserlicht wordt gebundeld in een golfgeleider. Optische krachten zorgen ervoor dat een deeltje naar de golfgeleider wordt getrokken, en duwde het langs. Wanneer het deeltje een ring nadert die dicht bij de golfgeleider is gefabriceerd, het wordt door optische krachten van de golfgeleider naar de ring getrokken. Het deeltje circuleert dan rond de ring, voortgestuwd door optische krachten met snelheden van enkele honderden micrometers per seconde.

Hoewel het gebruik van vlakke ringresonatoren om deeltjes op te vangen niet nieuw is, Crozier en zijn collega's boden een nieuwe en grondigere analyse van de techniek aan. Vooral, ze toonden aan dat het gebruik van de siliciumring resulteert in optische krachtverbetering (5 tot 8 keer versus de rechte golfgeleider).

"Spannend, deeltjesvolgmetingen met een hogesnelheidscamera laten zien dat de grote dwarskrachten het deeltje stabiel lokaliseren, zodat de standaarddeviatie in zijn traject, vergeleken met een cirkel, is zo klein als 50 nm, ", zegt Crozier. "Dit vertegenwoordigt een zeer strakke lokalisatie over een relatief grote afstand."

Het uiteindelijke doel is om volledig optische manipulatie op chip te ontwikkelen en te demonstreren die een manier biedt om de winkel, en leveren zowel biologische als kunstmatige deeltjes.