(Phys.org) -- En utilisant une technique raffinée pour piéger et manipuler les nanoparticules, des chercheurs du National Institute of Standards and Technology (NIST) ont plus que décuplé la durée de vie utile des particules piégées. Cette nouvelle approche, qu'un chercheur compare à « attirer les mites, " promet de donner aux expérimentateurs le temps de piégeage dont ils ont besoin pour construire des structures à l'échelle nanométrique et pourrait ouvrir la voie au travail avec des nanoparticules à l'intérieur des cellules biologiques sans endommager les cellules avec une lumière laser intense.

Les scientifiques piègent et déplacent régulièrement les nanoparticules dans une solution avec des "pinces optiques" - un laser focalisé sur un très petit point. Le petit point de lumière laser crée un champ électrique puissant, ou bien potentiel, qui attire les particules au centre du faisceau. Bien que les particules soient attirées dans le champ, les molécules du fluide dans lequel elles sont suspendues ont tendance à les pousser hors du puits. Cet effet ne fait qu'empirer à mesure que la taille des particules diminue, car l'influence du laser sur le mouvement d'une particule s'affaiblit à mesure que la particule devient plus petite. On peut toujours augmenter la puissance du laser pour générer un champ électrique plus fort, mais cela peut faire frire les nanoparticules trop rapidement pour faire quoi que ce soit de significatif avec elles, si cela peut les retenir.

La nouvelle approche des chercheurs du NIST utilise un système de contrôle et de rétroaction qui ne pousse la nanoparticule qu'en cas de besoin, abaisser l'intensité moyenne du faisceau et augmenter la durée de vie de la nanoparticule tout en réduisant sa tendance à divaguer. Selon Thomas LeBrun, ils le font en éteignant le laser lorsque la nanoparticule atteint le centre et en suivant constamment la particule et en déplaçant la pince à épiler lorsque la particule se déplace.

"Vous pouvez penser à cela comme à attirer les mites dans le noir avec une lampe de poche, " dit LeBrun. " Un papillon est naturellement attiré par le faisceau de la lampe de poche et le suivra même si le papillon vole autour apparemment au hasard. Nous suivons la particule flottante avec notre faisceau de lampe de poche alors que la particule est poussée par les molécules voisines dans le fluide. Nous rendons la lumière plus brillante quand elle s'éloigne trop de sa trajectoire, et nous éteignons la lumière quand elle est là où nous voulons qu'elle soit. Cela nous permet de maximiser le temps pendant lequel la nanoparticule est sous notre contrôle tout en minimisant le temps pendant lequel le faisceau est allumé, augmentant la durée de vie de la particule dans le piège."

En utilisant cette méthode à puissance de faisceau moyenne constante, Des particules d'or de 100 nanomètres sont restées piégées 26 fois plus longtemps que ce qui avait été observé dans les expériences précédentes. Les particules de silice de 350 nanomètres de diamètre ont duré 22 fois plus longtemps, mais avec une puissance de faisceau moyenne réduite de 33 pour cent. LeBrun dit que leur approche devrait pouvoir être combinée avec d'autres techniques pour piéger et retenir des nanoparticules encore plus petites pendant de longues périodes sans les endommager.

"Nous sommes plus qu'un ordre de grandeur en avance sur ce que nous étions avant, " dit LeBrun. " Nous espérons maintenant commencer à construire des dispositifs nanométriques complexes et à tester des nanoparticules comme capteurs et médicaments dans des cellules vivantes. "