(Phys.org) -- Met behulp van een verfijnde techniek voor het vangen en manipuleren van nanodeeltjes, onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) hebben de levensduur van de ingesloten deeltjes meer dan vertienvoudigd. Deze nieuwe aanpak, die een onderzoeker vergelijkt met "motten aantrekken, " belooft onderzoekers de vangtijd te geven die ze nodig hebben om structuren op nanoschaal te bouwen en kan de weg openen naar het werken met nanodeeltjes in biologische cellen zonder de cellen te beschadigen met intens laserlicht.

Wetenschappers vangen en verplaatsen routinematig nanodeeltjes in een oplossing met een "optisch pincet" - een laser die is gefocust op een heel klein punt. De kleine stip van laserlicht creëert een sterk elektrisch veld, of potentieel goed, dat deeltjes naar het midden van de straal trekt. Hoewel de deeltjes het veld in worden getrokken, de moleculen van de vloeistof waarin ze zijn gesuspendeerd, hebben de neiging ze uit de put te duwen. Dit effect wordt alleen maar erger naarmate de deeltjesgrootte kleiner wordt, omdat de invloed van de laser op de beweging van een deeltje zwakker wordt naarmate het deeltje kleiner wordt. Men kan altijd het vermogen van de laser verhogen om een ​​sterker elektrisch veld te genereren, maar als je dat doet, kunnen de nanodeeltjes te snel frituren om er iets zinvols mee te doen - als het ze al kan vasthouden.

De nieuwe aanpak van NIST-onderzoekers maakt gebruik van een controle- en feedbacksysteem dat het nanodeeltje alleen duwt wanneer dat nodig is, het verlagen van de gemiddelde intensiteit van de straal en het verlengen van de levensduur van het nanodeeltje, terwijl de neiging om te dwalen wordt verminderd. Volgens Thomas LeBrun, ze doen dit door de laser uit te schakelen wanneer het nanodeeltje het midden bereikt en door het deeltje constant te volgen en het pincet te verplaatsen terwijl het deeltje beweegt.

"Je kunt het zien als het lokken van motten in het donker met een zaklamp, ", zegt LeBrun. "Een mot wordt van nature aangetrokken door de straal van de zaklamp en zal deze volgen, zelfs als de mot schijnbaar willekeurig rond fladdert. We volgen het fladderende deeltje met onze zaklampstraal terwijl het deeltje rondgeduwd wordt door de naburige moleculen in de vloeistof. We maken het licht feller als het te ver uit de koers raakt, en we doen het licht uit wanneer het is waar we het willen hebben. Hierdoor kunnen we de tijd maximaliseren dat het nanodeeltje onder onze controle is, terwijl we de tijd dat de straal aan is, minimaliseren. het verlengen van de levensduur van het deeltje in de val."

Met behulp van deze methode bij constant gemiddeld bundelvermogen, Gouddeeltjes van 100 nanometer bleven 26 keer langer gevangen dan bij eerdere experimenten was waargenomen. Silicadeeltjes met een diameter van 350 nanometer gingen 22 keer langer mee, maar met het gemiddelde bundelvermogen verminderd met 33 procent. LeBrun zegt dat hun aanpak moet kunnen worden gecombineerd met andere technieken om zelfs kleinere nanodeeltjes voor langere tijd vast te houden en vast te houden zonder ze te beschadigen.

"We zijn meer dan een orde van grootte voor waar we eerder waren, ", zegt LeBrun. "We hopen nu te beginnen met het bouwen van complexe apparaten op nanoschaal en het testen van nanodeeltjes als sensoren en medicijnen in levende cellen."