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» » El láser refresca el microscopio mejorando increíblemente su sensibilidad

Referencia: ScienceDaily.com , 15 de agosto 2014

Los físicos han descubierto una manera de hacer un microscopio de fuerza atómica 20 veces más sensible, y capaz de detectar fuerzas tan pequeñas como el peso de un virus individual. 

Los estudiantes de postdoctarado, Giovanni Guccione (izquierda) y Harry Slatyer, examinando la sonda de nanocables revestida de oro del Quantum Optics Laboratory at the Australian National University. Crédito: ANU Quantum Optics Group.

La técnica depende del uso de rayos láser que enfrían una sonda de nanocables a -265 ºC. "El nivel de sensibilidad alcanzado después del enfriamiento es lo suficientemente preciso como para poder sentir el peso de un virus grande, unas 100 mil millones de veces más ligero que un mosquito", dice el Dr. Ben Buchler de la ANU Research School of Physics and Engineering.

Este desarrollo podría ser utilizado para mejorar la resolución de los microscopios de fuerza atómica, que son la herramienta más avanzada para medir las estructuras nanoscópicas y las fuerzas entre las moléculas pequeñas.

No obstante, estos microscopios, de alrededor de 500 veces más finos que un cabello humano, son muy propensos a las vibraciones. "A temperatura ambiente la sonda vibra, sólo porque está caliente, y esto hace que sus mediciones tengan ruido," explicó el profesor Ping Koy Lam, co-autor de la investigación que se publica en Nature Communications. "Podemos detener este movimiento mediante el resplandor de los láseres en la sonda", dijo.

El sensor de fuerza utilizado por el equipo de ANU es de nanocables de galio de plata de 200 nm. recubiertos de oro.

"El láser hace que la sonda se retuerza y se mueva debido al calor. Pero hemos aprendido a controlar este efecto de deformación, y fueron capaces de utilizar dicho efecto para contrarrestar la vibración térmica de la sonda", añadió Giovanni Guccione, doctorando en el equipo.

Sin embargo, la sonda no puede usarse mientras el láser está funcionando, dado que su efecto abruma la sensibilidad de la sonda. Así pues, el láser debe estar apagado y cualquier medición tiene que ser hecha rápidamente, en unos pocos milisegundos, antes de que la sonda se caliente. Al hacer mediciones sobre el número de ciclos de calentamiento y enfriamiento, podemos encontrar un valor exacto.

"Ahora entendemos bien este efecto de enfriamiento", señala el estudiante de doctorado Harry Slatyer. "Con un procesamiento de datos inteligente somos capaces de mejorar la sensibilidad, e incluso eliminar la necesidad de refrigeración del láser."


- Imagen: Los estudiantes de postdoctarado, Giovanni Guccione (izquierda) y Harry Slatyer, examinando la sonda de nanocables revestida de oro del Quantum Optics Laboratory at the Australian National University. Crédito: ANU Quantum Optics Group.
- Fuente: Australian National University .
- Publicación: Mahdi Hosseini, Giovanni Guccione, Harry J. Slatyer, Ben C. Buchler, Ping Koy Lam. Multimode laser cooling and ultra-high sensitivity force sensing with nanowires. Nature Communications, 2014; 5 DOI: 10.1038/ncomms5663 .
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Editor del blog Pedro Donaire

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