(Phys.org) - Använda en förfinad teknik för att fånga och manipulera nanopartiklar, forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har förlängt de fångade partiklarnas livslängd mer än tiofaldigt. Detta nya tillvägagångssätt, som en forskare liknar att "locka malar, "lovar att ge experimenter den fångstiden de behöver för att bygga nanoskala strukturer och kan öppna vägen för att arbeta med nanopartiklar inuti biologiska celler utan att skada cellerna med intensivt laserljus.

Forskare fäller och flyttar rutinmässigt nanopartiklar i en lösning med "optisk pincett" - en laser fokuserad till en mycket liten punkt. Den lilla punkten med laserljus skapar ett starkt elektriskt fält, eller potentiellt bra, som lockar partiklar till strålens mitt. Även om partiklarna lockas in i fältet, molekylerna i vätskan de är suspenderade i tenderar att trycka ut dem ur brunnen. Denna effekt blir bara värre när partikelstorleken minskar eftersom laserns inflytande över en partikels rörelse blir svagare när partikeln blir mindre. Man kan alltid skruva upp lasern för att generera ett starkare elektriskt fält, men att göra det kan steka nanopartiklarna för snabbt för att göra något meningsfullt med dem - om det alls kan hålla dem.

NIST -forskarnas nya tillvägagångssätt använder ett kontroll- och återkopplingssystem som bara knuffar nanopartikeln när det behövs, sänka strålens genomsnittliga intensitet och öka nanopartikelns livslängd samtidigt som dess tendens att vandra minskar. Enligt Thomas LeBrun, de gör detta genom att stänga av lasern när nanopartikeln når mitten och genom att ständigt spåra partikeln och flytta pincetten när partikeln rör sig.

"Du kan tänka på det som att locka nattfjärilar i mörkret med en ficklampa, "säger LeBrun." En nattfjäril lockas naturligtvis till ficklampan och kommer att följa den även när malet fladdrar uppenbarligen slumpmässigt. Vi följer den fladdrande partikeln med vår ficklampa när partikeln skjuts runt av de närliggande molekylerna i vätskan. Vi gör ljuset ljusare när det blir för långt borta, och vi släcker ljuset när det är där vi vill att det ska vara. Detta låter oss maximera tiden som nanopartikeln är under vår kontroll samtidigt som vi minimerar den tid som strålen är på, öka partikelns livstid i fällan. "

Med denna metod vid konstant genomsnittlig stråleffekt, 100-nanometer guldpartiklar förblev instängda 26 gånger längre än vad som hade setts i tidigare experiment. Kiseldioxidpartiklar 350 nanometer i diameter varade 22 gånger längre, men med den genomsnittliga stråleffekten minskad med 33 procent. LeBrun säger att deras tillvägagångssätt bör kunna kombineras med andra tekniker för att fånga och hålla ännu mindre nanopartiklar under längre perioder utan att skada dem.

"Vi är mer än en storleksordning före det vi var tidigare, "säger LeBrun." Vi hoppas nu kunna börja bygga komplexa nanoskala -enheter och testa nanopartiklar som sensorer och droger i levande celler. "