Enlace óptico de nanopartículas

Los términos ‘enlace óptico’ y ‘materia óptica’, que últimamente están de actualidad, implican posibilidades de enlaces con otras interacciones, como el enlace químico. Estas fuerzas ofrecen características distintivas que se pueden aprovechar para llevar a cabo una manipulación óptica controlada de la materia. Se están realizando progresos en la teoría, simultáneamente junto con varios frentes, y muchas investigaciones utilizando descripciones clásicas del campo de radiación. Algunos estudios implican grandes dificultades experimentales como captar la luz láser para lograr una manipulación y ensamblaje coherente de átomos y moléculas.

Somos uno de los diversos equipos que están desarrollando nuevas aplicaciones basadas en la teoría de la electrodinámica cuántica, 3–5 que explica adecuadamente la naturaleza cuantificada de los campos electromagnéticos asociados a las partículas. Con un análisis exhaustivo de los gráficos de energía potencial generados en un campo de radiación, podríamos posiblemente controlar la microestructura de ensamblaje de las partículas. Por ejemplo, algunos de nuestros primeros cálculos indicaron que podríamos modificar ópticamente la morfología de películas depositadas de nanotubos de carbono.

Determinamos que las fuerzas del enlace óptico separan las partículas de acuerdo con las posiciones de los diferentes mínimos en los gráficos de cambios energéticos. En los resultados típicos mostrados en la Figura 1, los mínimos locales distinguen configuraciones de enlaces ópticos estables. En la Figura 1(a), aparecen mínimos prominentes a partir de una configuración longitudinal, en la que el rayo óptico se propaga colinealmente con las partículas. La Figura 1(b) representa una configuración transversal. Para las partículas alejadas de cualquier mínimo local, la importancia física es una fuerza de atracción hacia un punto cercano de estabilidad. La mayoría de los sistemas con una configuración arbitraria estarán sujetos a ambas fuerzas y pares de torsión.

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