viernes, 26 de febrero de 2010

Matemáticos e investigadores valencianos trabajan en unas «nanopinzas» ópticas para atrapar virus

En Valencia (España), Investigadores de la Universidad Politécnica de Valencia y la Universitat de València están trabajando en el desarrollo de nanopinzas ópticas a partir de las llamadas “lentes del diablo”. Entre otras aplicaciones, estas nanopinzas podrían emplearse para atrapar virus, proteínas o cadenas de ADN. La investigación se está desarrollando en el Centro de Tecnologías Físicas y el Instituto Universitario de Matemática Pura y Aplicada, por parte de la UPV, y en el Departamento de Óptica por parte de la UV.
Las lentes del diablo, diseñadas con una estructura fractal que en Matemáticas se conoce como «Escalera del Diablo», fueron desarrolladas el año pasado por este equipo de investigación valenciano. Comparadas con las lentes difractivas convencionales presentan ciertas ventajas; por ejemplo, aumentan la profundidad de campo y reducen las aberraciones cromáticas. Los últimos trabajos de este grupo han tenido un gran impacto internacional, publicándose en revistas como «Optics Express» y recientemente su propuesta para desarrollar nuevas pinzas ópticas ha sido reseñada en el número de febrero de «Nature Photonics».
Para el desarrollo de las nuevas pinzas ópticas proponen la utilización de «Lentes-vórtice del Diablo», que permitirían controlar, atrapar y trasladar pequeños volúmenes de materia, a escala micrométrica (una micra es una millonésima parte de un metro).
Con estas nuevas «Lentes-vórtice del Diablo», aunque la partícula esté en movimiento, la luz genera un campo de fuerzas que permite atraparla, de modo que se pueda analizar en sistemas de microscopía. «Además, se podrán direccionar las partículas y manipular materia que está en contínuo movimiento y cuyo control a esa escala resulta muy complicado», explica Juan Antonio Monsoriu, investigador del Centro de Tecnologías Físicas de la UPV.
Las lentes existentes hasta la fecha («vórticedifractivas») combinaban una lente difractiva convencional con una máscara especial de forma helicoidal. Estas máscaras son a su vez un tipo de lentes cuya geometría recuerda la de una rampa en espiral. Estos sistemas focalizan la luz en un vórtice óptico que en intensidad es algo parecido a un «donuts» de luz que permiten atrapar a la materia en su interior.
La propuesta de los investigadores valencianos ha consistido en sustituir la lente difractiva convencional por las «lentes del diablo», lo que permitirá generar en vez de un vórtice aislado una cadena de vórtices, es decir, un conjunto de donuts de luz alineados en un mismo eje. «De esta manera es posible generar un confinamiento (trampa óptica) volumétrico y múltiple, en el que el diámetro de los “donuts” puede ajustarse según el diseño de la lente. Una de las carácterísticas de los vórtices ópticos es que, además de atrapar a las partículas, la luz es capaz de imprimirles un movimiento de rotación. Esta peculiar geometría permitirá también trasladar las partículas con la cadena de vórtices generada con este elemento óptico”, explica Monsoriu. Ello supone disponer de una nueva herrmienta en micro y nanotecnología muy versatil y por lo tanto con múltiples campos de aplicación en física y biología. Por ejemplo, en este último campo podrán utilizarse en tareas de clasificación celular.
El trabajo de los investigadores valencianos fue publicado en noviembre del año pasado por Optics Express, una de las mejores revistas científicas en el campo de la Óptica. Además, en ese mismo mes fue uno de los artículos más descargados desde la página web de la Sociedad Americana de Óptica y una de las figuras del artículo fue seleccionada como «imagen de la semana».
Tal ha sido la novedad del artículo, que la prestigiosa revista Nature Photonics ha publicado en su número de febrero, una reseña del trabajo. «De momento es sólo una propuesta teórica pero con grandes posibilidades experimentales». concluye Juan Antonio Monsoriu

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