Schémas du schéma d'induction de force optofluidique (OF2i). (a) Les particules sont immergées dans un fluide et sont pompées à travers un canal microfluidique. Un faisceau laser Laguerre-Gaussien faiblement focalisé avec un OAM se propage dans la même direction que le flux de particules et exerce des forces optiques sur les nanoparticules. En surveillant la lumière diffusée par les particules à travers un objectif de microscope, on obtient des informations sur les sections efficaces de diffusion et via le suivi des particules sur les vitesses des particules individuelles. (b) Trajectoires simulées pour deux particules sélectionnées. En raison de l'OAM, les particules se déplacent le long de trajectoires en forme de spirale, supprimant ainsi les collisions et le blocage des particules dans la région de mise au point. (c) La force optique Fopt,z et la force fluidique Ffluide,z agissant sur une particule contrôle le flux dans la direction de propagation z , la force optique Fopt,x fournit un piégeage optique 2D dans la direction transversale x (la force de piégeage selon y n'est pas représentée). Crédit :Examen physique appliqué (2022). DOI : 10.1103/PhysRevApplied.18.024056
Une équipe de chercheurs de Brave Analytics GmbH, en collaboration avec un collègue du centre de recherche Gottfried Schatz et un autre de l'Institut de physique, tous en Autriche, a mis au point un appareil capable de procéder à la caractérisation des nanoparticules en temps réel. Le groupe a publié ses travaux dans la revue Physical Review Applied .
Au cours des dernières décennies, les ingénieurs produits ont de plus en plus ajouté des nanoparticules aux produits pour leur donner les qualités souhaitées, pour épaissir ou colorer les peintures, par exemple. Les types de nanoparticules utilisées dépendent de nombreux facteurs, tels que leur composition et leur forme, généralement faciles à déterminer. La taille des nanoparticules est également importante pour assurer la cohérence, mais déterminer leur taille s'est avéré plus difficile. Une approche appelée diffusion dynamique de la lumière s'est avérée efficace, mais uniquement avec de minuscules nanoparticules. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont créé un appareil qui peut être utilisé pour déterminer la taille de nanoparticules plus grosses.
Le nouveau dispositif est basé sur l'induction de force optofluidique (OF2i). Il se compose d'un cylindre transparent et d'un faisceau laser. En cours d'utilisation, le cylindre est rempli d'eau dans laquelle des échantillons de nanoparticules ont été ajoutés - dans ce cas, de minuscules morceaux de polystyrène. Le laser est déclenché d'une manière qui permet à la lumière de voyager en spirale dans l'eau, formant un vortex d'eau.
La lumière laser est utilisée de deux manières :pour pousser les nanoparticules dans l'eau et pour suivre leur mouvement. Dans une telle configuration, la quantité d'accélération subie par une nanoparticule donnée dépendra de sa taille. Les chercheurs suggèrent qu'il ressemble à un voilier. Deux bateaux de même taille subissant la même force de vent seront poussés à des vitesses différentes s'ils ont des voiles de tailles différentes. Et parce que le laser forme un vortex, les nanoparticules se déplacent en spirale, ce qui rend les collisions moins probables.
La lumière diffusée après avoir rebondi sur la nanoparticule peut ensuite être visualisée avec un microscope accéléré, qui peut révéler les chemins empruntés par les nanoparticules individuelles. L'analyse de la forme de telles trajectoires permet de déterminer les changements de vitesse dus à la force exercée par le laser et ainsi révéler la taille des nanoparticules. Les tests ont montré que l'appareil était capable de mesurer des nanoparticules dans la plage de 200 à 900 nm.
© 2022 Réseau Science X Les chercheurs utilisent des nanoparticules de silicium pour visualiser la coalescence des tourbillons quantifiés qui se produisent dans l'hélium superfluide
