Microanel captura partículas e biomoléculas em chips ópticos

Engenheiros de Harvard conseguiram capturar e prender micropartículas por vários minutos usando um ressonador de silício circular.

taniager

20 Julho 2010 | 14h38

Ilustração sistemática de uma partícula girando em torno de um ressonador de silício em forma de microanel, impulsionada por forças ópticas. Crédito: cortesia de Universidade de Harvard.

Ilustração sistemática de uma partícula girando em torno de um ressonador de silício em forma de microanel, impulsionada por forças ópticas. Crédito: cortesia de Universidade de Harvard.

Engenheiros da Universidade de Harvard, EUA, conseguiram capturar e prender micropartículas por vários minutos usando um ressonador de silício circular. O feito, divulgado hoje, mostra que é possível dirigir, transportar e armazenar nanopartículas e biomoléculas em todos os chips ópticos.

Capturando a partícula

Kenneth Crozier, professor adjunto da faculdade de Engenharia Elétrica e Ciências Aplicadas (SEAS), explica como é a denominada “armadilha de cavidade ressonante”: uma partícula é guiada ao longo de uma pequena guia de onda e, em seguida, é puxada para dentro de um ressonador de microanel. Uma vez no anel, as forças ópticas a impedem de escapar, fazendo com que ela gire ao seu redor.

Descrevendo o processo

O processo é semelhante ao que se vê nos brinquedos de movimento em líquido, onde gotículas coloridas percorrem trilhas de plástico, mas em escala muito menor e com diferentes mecanismos físicos. Os anéis têm um raio de meros 5 a 10 micrômetros e são construídos utilizando litografia por feixe de elétrons e estampa de íons reativos. 

Micrográfico de escâner eletrônico (SEM) do ressonador de silício em forma de microanel (5 mícrons de raio) acoplado à guia de onde. Crédito: cortesia de Universidade de Harvard.

Micrográfico de escâner eletrônico (SEM) do ressonador de silício em forma de microanel (5 mícrons de raio) acoplado à guia de onda. Crédito: cortesia de Universidade de Harvard.

Especificamente, a luz laser é focalizada em uma guia de ondas. Forças ópticas fazem uma partícula ser lançada através da guia de onda, e empurrada ao longo dela. Quando a partícula se aproxima de um anel fabricado perto da guia de onda, ela é empurrada do guia de ondas para o anel pelas forças ópticas. A partícula então circula em torno do anel, impulsionada por forças ópticas à velocidade de centenas de micrômetros por segundo.

Observando por uma nova óptica

Embora o ressonador de anel planar não seja novidade, os cientistas mostraram que a utilização de anel de silicone aumenta a força óptica (5 a 8 vezes em relação ao guia de ondas em linha reta).

“As medições de rastreamento de partículas com uma câmera de alta velocidade revela que as grandes forças transversais estáveis localizam a partícula de modo que o desvio padrão em sua trajetória, comparada ao círculo, é tão pequena quanto 50 nm”, afirma Crozier. “Isso representa uma localização muito detalhada em comparação com uma distância relativamente grande.”

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