Nanoliquidificador mistura líquidos usando luz

Uma visão artística do esquema de nanomistura ativa (à esquerda) e separação radial de nanopartículas (à direita).
[Imagem: Adrià Canós Valero et al. - 10.1002/advs.201903049]

Misturador com luz

Controlar o processo de mistura de líquidos em canais mais estreitos do que a agulha mais fina que existe é parte integrante da tecnologia microfluídica, a base dos chamados biochips.

Ao mesmo tempo, controlar a velocidade de difusão das moléculas no interior desse microrreatores é extremamente importante para o propósito de projetar novos medicamentos, realizar experimentos biológicos ou realizar testes rápidos de detecção de doenças.

Para esses e outros casos, Adrià Valero, da Universidade ITMO, na Rússia, idealizou uma espécie de "nanoliquidificador", no qual as pás cortantes do eletrodoméstico tradicional foram substituídas por luz.

Tirando proveito da pressão de radiação da luz, a mesma técnica usada para criar o objeto giratório mais rápido do mundo, Valero desenvolveu uma técnica que permite ter controle sobre a velocidade da difusão dos líquidos e reagentes dentro do microlaboratório.

Antena com efeito giratório

O misturador é uma nanoantena, um minúsculo cubo de silício com 200 nanômetros de lado. "Nossa nanoantena transforma luz polarizada circularmente em um vórtice óptico, fazendo a luz espiralar," explicou o professor Aleksandr Shalin, cuja equipe já havia usado a mesma pressão de radiação da luz para criar um raio trator óptico que captura nanopartículas.

Neste novo projeto, as nanopartículas também estão presentes. Elas são capturadas pelo vórtice de luz e começam a girar em torno do nanocubo de silício, servindo como "colheres" para misturar os reagentes. E o nanoliquidificador é tão pequeno que pode otimizar em centenas de vezes a mistura em um canto de um microrreator, enquanto praticamente não afeta o que acontece no outro canto.

O próximo passo será construir os nanoliquidificadores dentro dos microlaboratórios, para que eles comecem a ser utilizados de fato.

Optomecânica

No final do século XIX, James Clerk Maxwell assumiu que a luz pode exercer pressão sobre objetos físicos. Pouco tempo depois, o cientista russo Pyotr Lebedev demonstrou na prática que a teoria estava correta. Ainda assim, a força dessa interação da luz com a matéria é muito pequena e, naquela época, ninguém encontrou utilidade para ela.

Atualmente, existe todo um campo da ciência, chamado optomecânica, que se concentra nesse fenômeno e, em 2018, o Nobel de Física premiou os trabalhos pioneiros nesse campo das pinças ópticas, raios tratores e muito mais.

Bibliografia:

Artigo: Nanovortex-Driven All-Dielectric Optical Diffusion Boosting and Sorting Concept for Lab-on-a-Chip Platforms
Autores: Adrià Canós Valero, Denis Kislov, Egor A. Gurvitz, Hadi K. Shamkhi, Alexander A. Pavlov, Dmitrii Redka, Sergey Yankin, Pavel Zemánek, Alexander S. Shalin
Revista: Advanced Science
DOI: 10.1002/advs.201903049

FONTE: SITE INOVAÇÃO TECNOLOGICA