une, Plusieurs NP d'or (sphères de 200 nm de rayon) sont confinées par un piège laser en forme d'anneau (longueur d'onde de 532 nm) et transportées optiquement autour de celui-ci. Ces NP s'assemblent rapidement en un groupe stable de particules chaudes créant une source de chaleur confinée (G-NP) d'une température d'environ 500 K. Les NP d'or libres (non piégées) agissant comme des particules traceuses sont entraînées vers le G-NP par l'action du écoulement d'eau d'origine thermique créé autour d'elle (voir la vidéo S5 de l'article). La vitesse du G-NP est contrôlée par la force de propulsion optique qui est proportionnelle à la force du gradient de phase adaptée le long du piège laser comme affiché en b, correspondant à l'état de transport 1. Cette force de propulsion non uniforme entraîne le G-NP atteignant une vitesse maximale de 42 µm/s. b, Croquis de la commutation de la configuration de gradient de phase (état 1 et 2) permettant une manipulation plus sophistiquée de la source de chaleur :division et fusion du G-NP. (c), Les forces de propulsion moyennes opposées dans la région divisée (voir l'état 3 à ~ 0 deg, montré en b) séparer les NP appartenant au G-NP d'origine créant ainsi G-NP1 et G-NP2, comme observé dans la séquence affichée (voir la vidéo S6 de l'article). Ces deux nouvelles sources de chaleur sont propulsées par la force de propulsion moyenne dans le temps correspondant à l'état 3 dans des directions opposées vers la région où elles fusionnent finalement à nouveau en un joint G-NP. Trajectoires de transport complexes pour la livraison de G-NP, par exemple sous forme de circuit de nœud (voir la vidéo S7 de l'article), peut être créé permettant la distribution spatiale des sources de chaleur en mouvement à travers un réseau cible Crédit :José A. Rodrigo, Mercedes Angulo et Tatiana Alieva
Aujourd'hui, L'optofluidique est l'une des applications les plus représentatives de la photonique pour l'analyse biologique/chimique. La capacité des structures plasmoniques (par exemple, nanoparticules colloïdales d'or et d'argent, NPs) sous éclairage pour libérer de la chaleur et induire une convection de fluide à l'échelle microscopique a suscité beaucoup d'intérêt au cours des deux dernières décennies. Leurs propriétés optiques et thermiques dépendant de la taille et de la forme ainsi que de la longueur d'onde ont ouvert la voie à des applications pertinentes telles que la thérapie/imagerie photothermique, traitement des matériaux, biodétection et optofluidique thermique pour n'en nommer que quelques-uns. La formation in situ et le contrôle du mouvement des sources de chaleur améliorées par plasmons pourraient ouvrir la voie à une exploitation plus poussée de leurs fonctionnalités, notamment en optofluidique. Cependant, il s'agit d'un problème multidisciplinaire difficile combinant l'optique, thermodynamique et hydrodynamique.
Dans un article récent publié dans Science de la lumière et applications , Professeur Jose A. Rodrigo et ses collègues de l'Université Complutense de Madrid, Faculté de physique, Département d'optique, Espagne, ont développé une technique pour contrôler conjointement la formation et le mouvement des sources de chaleur (groupe des NPs d'or) ainsi que des flux fluides induits thermiquement associés créés autour d'elles. Les scientifiques résument le principe de fonctionnement de leur technique, "La technique applique un piège à faisceau laser structuré pour exercer une force de propulsion optique sur les NP plasmoniques pour leur contrôle de mouvement, tandis que le même laser les chauffe simultanément. Étant donné que la forme du piège laser et les forces de propulsion optique sont facilement et indépendamment adaptées, les NP chaudes peuvent être transportées optiquement le long d'itinéraires reconfigurables avec une vitesse contrôlée en fonction de l'application debout."
« Sur la base de ce mécanisme de manipulation à distance piloté par la lumière, nous rapportons la première preuve d'un écoulement de fluide induit par la chaleur provenant d'une source de chaleur en mouvement avec une vitesse contrôlée le long de la trajectoire cible. Cette manipulation sans contact d'un fluide à l'échelle microscopique fournit un actionnement optofluidique polyvalent permettant de nouvelles fonctionnalités, par exemple, pour livrer des nano-objets et des analytes de manière sélective à des emplacements cibles comme le demande la recherche en chimie et en biologie. De plus, nous démontrons expérimentalement que le contrôle spatial et temporel de la force de propulsion optique permet de modifier les flux de fluide ainsi que de diviser/fusionner in situ le groupe dynamique de NPs constituant la source de chaleur. Les résultats rapportés ont une importance fondamentale et pratique dans le domaine de la manipulation optique des nano-structures et de l'optofluidique thermique. C'est un bel exemple de synergie entre la manipulation optique, thermoplasmonique et hydrodynamique."
Les physiciens envisagent, « La combinaison obtenue du chauffage induit par l'optique des NP plasmoniques et de leur transport optique programmable simultané ouvre la voie à la micro-robotique légère et, en particulier, pour la création des futurs outils optofluidiques thermiques."
