Фотонный «микропылесос» может манипулировать наночастицами

Ученые Томского политехнического университета вместе с российскими и зарубежными коллегами разработали концепцию построения фотонного «микропылесоса». Благодаря своим оптическим свойствам он буквально втягивает наночастицы из окружающего пространства — для такой задачи сегодня просто не существует достаточно эффективных устройств. Результаты исследования были представлены в журнале Scientific Reports (IF:4,525; Q1). В перспективе такой «микропылесос» можно будет использовать для очищения воздуха при работе лабораторий на чипе, а также создания особо чистых помещений.

«Размер наночастиц варьируется от 1 до максимум 100 нанометр. Сегодня исследователи в разных странах ищут способы управлять столь малыми частицами, манипулировать ими для различных применений. Однако эффективных и широко применяемых систем или устройств для таких целей пока не существует. Мы предлагаем новую концепцию для манипулирования частицами, их улавливания — это фотонный “микропылесос”», — говорит профессор отделения электронной инженерии ТПУ Олег Минин.

Согласно концепции, «микропылесос» представляет собой микрочастицу из диэлектрика. В опубликованной статье ученые работали с частицами, в качестве примера имеющими форму равностороннего кубоида. В этой частице есть углубление или сквозное отверстие наноразмера. Когда частица попадает под действие оптического излучения, например, лазера, возникает оптическое давление.

«Результирующая сила направлена внутрь нашего кубоида, за счет чего внутрь отверстия притягиваются наночастицы. Вместимость, соответственно, зависит от размера отверстия»,

— поясняет ученый.

По его словам, на практике эта концепция может быть реализована в работе так называемых лабораторий на чипе, используемых при проведении медико-биологических исследований. Эта методика может объединять несколько лабораторных функций на чипе размером от нескольких квадратных миллиметров до квадратных сантиметров. Такой продвинутый способ проведения анализов на чипе помогает добиться высокопроизводительного скрининга и автоматизации. Очищение поверхности чипа и окружающего воздуха от посторонних наночастиц поможет повысить чувствительность проводимых анализов и точность результатов.

Следующим шагом в исследовании станет экспериментальное подтверждение концепции.

Добавим, исследование проводится российскими учеными в сотрудничестве со специалистами из Цзилиньского университета (Китай) и Университета Бен-Гурион (Израиль).