domingo, 22 de julio de 2012

Bucles de luz para la detección de moléculas individuales

Un grupo de investigadores han desarrollado un nuevo método para manipular luz a escala nanométrica con el fin de detectar ópticamente moléculas individuales. Iluminando oro luz circular circularmente polarizada, una nanoestructura en forma de anillo cuadrado, los investigadores fueron capaces de "activar" toda la superficie de dicha nanoestructura, incrementando significativamente las oportunidades de interacción con moléculas.

Investigadores de nanotecnología de todo el mundo están explorando formas de explorar opticamente moléculas individuales, pero el progreso se puede ver truncado por el hecho de que las moléculas individuales tiene respuestas ópticas extremadamente débiles. Hasta ahora, los científicos han desarrollado una manera de usar nanoestructuras de metal para enfocar la luz en pequeños puntos llamados puntos calientes. Estos puntos calientes excitan electrones en la superficie de la nanoestructura, causando que oscilen coherentemente. Cuando brilló en una molécula, y con ayuda de esos electrones oscilantes, la luz enfocada puede incrementar la señal óptica de la molécula hasta 100.000 millones de veces su intensidad normal. Esta señal puede ser detecta después con un microscopio óptico.

Pero hay dos limitaciones en el método actual: los puntos calientes puede convertirse en demasiado calientes, y solo son puntos. Esto es, el calor de los puntos calientes puede derretir las nanoestructuras, destruyendo así su habilidad para canalizar la luz de forma efectiva, y los puntos calientes solo producen una sección en forma de cruz en la cual tienen lugar las interacciones con las moléculas. Además, para que una sola molécula sea detectable, necesita encontrar un punto caliente.

Con el fin de superar estas limitaciones, los investigadores la forma de hacer puntos más grandes. Empezaron por iluminar con luz circularmente polarizada mejor que con linealmente polarizada en las nanoestructuras y encontraron que esto podía incrementar el área útil de dichas nanoestructuras. Más importante, cuando iluminaron las nanoestructuras de oro con forma de anillo cuadrado, los científicos observaron que la superficie completa de las nanoestructuras se activaba.

Esencialmente, la luz está constituida por campos eléctricos y magnéticos moviéndose en el espacio. Mientras que con la luz linealmente polarizada, los campos se mueven de forma lineal, hacia adelante, con la luz circularmente polarizada, rotan en movimiento espiral. Esta última imparte un sentido de rotación en la densidad de electrones en las nanoestructuras anulares de oro, atrapando así la luz en los anillos y formando bucles de liz. Dichos bucles causan la excitación de los electrones, oscilando coherentemente en toda la superficie en vez de en algunos puntos concentrados. Esto aumenta la oportunidad de las interacciones con moléculas, ya que el truco está en intentar activar toda la superficie de la nanoestructura para que cuando sea que se agregue la molécula, seamos capaces de verla.

Via KU Leuven

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