Sonda de láser de BaNb₂O₆ bombeada por pinza láser

Investigadores de la [1] Universidad de California y del [2] Lawrence Berkeley National Laboratory han desarrollado un láser más pequeño que un glóbulo rojo que es operado de un modo sorprendente: dado su reducido tamaño el nanohílo, de niobato de bario, puede ser suspendido en un haz láser infrarrojo debido a las diminutas (pero relevantes) fuerzas que se establecen al incidir el láser sobre el material. El propio rayo que mantiene la sonda en su sitio bombea la inversión de población necesaria para que se dé el fenómeno de laseo y el nanohílo reemita luz coherente verde (el BaNb₂O₆ es empleado como medio activo en los punteros láser de color verde).

Gracias a que esta microscopía se puede realizar a presión y temperatura ambiente se espera poder comprender nuevos detalles sobre el funcionamiento y la estructura de la células vivas gracias al poder resolutivo del nanohílo. La sonda láser puede no sólo actuar mecánicamente sobre dichas células empujada por la pinza láser, sino que además la luz que emite sirve para obtener imágenes en tiempo real de la célula u organismo a estudiar, normalmente gracias al empleo de proteínas marcadas para responder a la luz. La longitud de onda de emisión es variable y puede ser controlada actuando sobre la longitud del haz de bombeo infrarrojo, lo que amplía los usos del dispositivo, pues le permite discriminar entre distinto marcadores.

En funcionamiento, el nanohílo se mueve hacia la muestra y hacia atrás y los patrones de luz reflejada y transmitida cambian. Este movimiento de vaivén también puede ser aprovechado para deformar la membrana de las células y estudiar su reacción. Con mediciones de luz transmitida los investigadores pudieron alcanzar la resolución de 200 nm, que mejora la resolución espacial de la microscopía óptica convencional y que viene impuesta por los fenómenos de difracción que ocurren al intentar resolver una estructura menor que la longitud de onda empleada. Este dispositivo burla dicho límite porque la sonda, con un diámetro de 40 nm, es más estrecha que la longitud de onda que emite (532 nm, exactamente la mitad de la longitud de onda de la pinza láser, que es el ampliamente utilizado 1064 nm del infrarrojo), y la transmisión de dicha luz depende fuertemente de la proximidad del nanohílo a la muestra.

Uno de los colaboradores, el profesor de física de la Universidad de Carolina Jan Liphardt, apunta que aunque la microscopía de campo próximo se encuentre mejor desarrollada y tenga mejor resolución también requiere sistemas más complejos. "Toda la complejidad de generar luz visible, llevarla a la muestra, hacerla pasar por la apertura de tamaño menor que la longitud de onda y moverla cuidadosamente con respecto a la muestra para ir obteniendo la información, puede quedar reducido a emplear un único nanohílo, que cuesta uno ó dos centavos".

El próximo paso en la investigación será desarrollar nanosondas con formas cónicas o de pera para intentar ampliar la resolución manteniendo más cómodamente en sitio el nanoláser, que en el caso de un nanohílo tiende a deslizarse dentro de la trampa óptica.

Otros enlaces de interés:

[3] http://www.cosmosmagazine.com/node/1413

[4] http://www.technologyreview.com/Nanotech/18989/

[5] http://www.photonics.com/content/spectra/2007/September/microscopy/88902.aspx

[6] http://optics.org/cws/article/research/17261