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Control del movimiento de nanopartículas utilizando fuerzas inducidas por un haz de electrones

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6/sep/2011

Existe la posibilidad de manipular a voluntad la agregación o segregación de nanopartículas con haces de electrones, según un artículo publicado en NanoLetters (19 julio).

La manipulación de objetos a nanoescala para construir estructuras útiles requiere de una comprensión detallada y del control de las fuerzas que guían el movimiento en esta escala; este trabajo sugiere una forma de aprovechar una de las fuerzas encontradas para mover y orientar objetos de tamaño nanométrico.

En este trabajo “la transferencia de momento lineal a nanopartículas de oro se realiza no a través de luz, sino a través del campo electromagnético generado por el paso de un haz de electrones proveniente de un microscopio electrónico”, explicó Rubén Barrera, investigador del IFUNAM y coautor del estudio.

Agregó que las llamadas "pinzas ópticas" (la manipulación de nanopartículas con luz) representaron un avance importante en relación a la transferencia de momento lineal y de momento angular de la radiación electromagnética a la materia, por lo que este trabajo aporta una nueva forma de manipular partículas.

El artículo analiza la transferencia de momento lineal de un haz de electrones a una nanopartícula y a un dímero de éstas. “De ahí el nombre de nanobillares; aunque a diferencia de la ‘carambola’ clásica, aquí el haz de electrones no le ‘pega’ a las nanopartículas, sino que pasa en su vecindad con distintos parámetros de impacto... y las mueve”.

Explicó que la fuerza puede ser tanto atractiva como repulsiva, dependiendo del parámetro de impacto. “Por ahora, el problema más interesante será dilucidar el mecanismo detallado mediante el cual la fuerza atractiva se vuelve repulsiva en términos del parámetro de impacto, la velocidad del electrón, el tamaño de la nanopartícula y la dispersión temporal de su permitividad eléctrica”, enfatizó Barrera.

Alejandro Reyes, investigador de Donostia International Physics Center, ex-estudiante del IFUNAM y coautor del estudio, explicó que “la relevancia de este trabajo radica en que mostramos que la interacción electromagnética entre electrones rápidos y nanopartículas metálicas es lo suficientemente intensa como para inducir movimiento en las nanopartículas”.

“Sorpresivamente, encontramos que para parámetros de impacto pequeños -del orden del nanómetro- la interacción entre el electrón y la nanopartícula es repulsiva, abriendo la posibilidad a la nanomanipulación controlada de partículas y sus posibles aplicaciones tecnológicas”, apuntó Reyes, exponiendo que “un ejemplo de manipulación controlada es que se puede inducir coalescencia (o prevenirla) en cúmulos de nanopartículas”.

Vínculos al artículo completo:
http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nl201795u
http://cfm.ehu.es/nanophotonics/publications/Nano_Letters_11_3388_2011.pdf