Controlando Nano-jato Fotônico

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Um nanojato fotônico é uma região estreita e alongada de alta intensidade localizada no lado não iluminado de um micro cilindro ou micro esfera dielétrica. A produção e manipulação de nanojatos fotônicos, vem ganhando importância na ultima década, principalmente para aplicação em técnicas de ultra-microscopia, utilizando sua resolução abaixo do critério de Rayleigh para melhorar a detecção e a interação com a matéria. Exemplos de aplicações são: Aumento do limiar de detecção: Retroespalhamento aprimorado, melhoramento de dois fótons, aumento de até cinco vezes da fluorescência de uma unica molécula. Nano-gravuras: limpeza a seco com laser, gravação em superfície, armazenamento óptico de dados.

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Nano jato produzido por um feixe (633nm) altamente focalizado que atravessa uma microesfera de poliestireno (2 micrômetros) em água.

Para estas novas aplicações a pinça óptica é uma ferramenta ideal para empregar esses nanojatos, pois herdaria as vantagens de micro posicionamento de uma pinça óptica. As pinças ópticas tiveram seu desenvolvimento logo apos a invenção do laser. O laser é composto por fótons que possuem momento linear, e estes podem trocar esta quantidade de movimento quando espalhado por um objeto. Dado o alto fluxo de fótons presente nos lasers, estes são essenciais para um instrumento de pinça óptica. O pinçamento se dá por conservação do momento linear do sistema fótons-microesfera. As pinças ópticas atuais, são constantemente empregadas nos campos da biologia, física e química. Prendendo e posicionando objetos mícron ou nanométricos perto do foco de um feixe de laser.

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Acima: Ilustração de uma microesfera pinçada opticamente, cujo nanojato fotônico é utilizado para sensibilizar uma superfície (fotolitografia). Os nanojatos são geralmente gerados com um onda plana incidente, porem em uma pinça o feixe é altamente focalizado. Apresentado pela primeira vez, REF, uma analise e esquema detalhado para aprisionar uma microesfera dielétrica, a partir de um par de pinças ópticas configuradas de maneira colineares e co-propagantes, e com um controle de liga-desliga do nanojato. Os nanojatos assim controlados podem manipular moléculas ou nano partículas, alem de utilizar o nanojato como ponta para desenhar em escala nanométricas sobre uma superfície. Mais detalhes no artigo recentemente publicado pelo Prof.  Antonio Alvaro Ranha Neves intitulado “Photonic nanojets in optical tweezers“.

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