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Científicos mexicanos crean pinzas con láser para manipular micropartículas

Rubén Ramos García, científico del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.- (Foto de YouTube)

PUEBLA (Notimex).- Un innovador proyecto mexicano de física, que parece sacado de una novela de ciencia ficción, usa la luz para manipular cientos de micropartículas a la vez, un proyecto lidereado por Rubén Ramos García, científico del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE).

Ramos García ha realizado investigación en el área de pinzas ópticas durante los últimos 14 años. Entre las aplicaciones más importantes de las pinzas ópticas destacan aquellas relacionadas con la medicina y la biología.

Explicó que las pinzas ópticas permiten la captura y manipulación de micropartículas y nanopartículas, utilizando un láser altamente enfocado.

Láser de baja potencia

Este proyecto realiza una contribución significativa en el área al utilizar un láser de muy baja potencia para manipular al mismo tiempo cientos de micropartículas.

Típicamente una pinza requiere una potencia de aproximadamente cinco miliwatts por cada micropartícula atrapada, por lo que manipular cientos de partículas requeriría un láser de varios Watts de potencia, con costo de cientos de miles de pesos.

“Lo que estamos usando ahora es una técnica que permite manipular cientos de partículas a la vez, pero con muy baja potencia del láser. Para lograr esto depositamos una película delgada de un metal, como el titanio, típicamente de unos 60 nanómetros, en vidrio.

Termofóresis

“El láser calienta el metal que está en contacto con el agua que contienen las partículas, lo que produce corrientes de convección y/o termofóresis que permiten atrapar estas partículas. La termofóresis consiste en el transporte de partículas en gradientes de temperatura. Las fuerzas termoforéticas son en general, varios órdenes de magnitud más grande que las fuerzas ópticas”.

“Ahora nos estamos enfocando en física básica, en particular la formación de cristales coloidales, es decir, micro-partículas disueltas en agua que puedes atrapar en la superficie y formar una uni-capa de partículas, pero esas uni-capas se pueden utilizar para aumentar por ejemplo la absorción de radiación en celdas solares”, expuso.

De manera no invasiva

Detalló que con las pinzas ópticas la manipulación de las micropartículas se produce de manera no invasiva, es decir, no hay ningún contacto con las partículas ni tampoco daño alguno a las partículas que se están manipulando.

Lo más interesante es que estas partículas no necesariamente son inanimadas, pueden ser bacterias, virus, células e incluso organismos sub-celulares como la mitocondria y el núcleo.

Arthur Ashkin

Los primeros reportes de manipulación óptica fueron generados en la década de los setenta principalmente por el doctor Arthur Ashkin, Premio Nobel de Física 2018, quien puede ser considerado como el padre de las pinzas ópticas.

“En 1970 Ashkin reportó que la luz puede ejercer presión sobre los objetos. En 1986 demostró que con un solo haz altamente enfocado se puede manipular una partícula y eso fue el nacimiento de las pinzas ópticas”, detalló el investigador del INAOE.

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