Manipulación fotoacústica de micropartículas usando un láser de onda continua

Resumen

La manipulación de materia a escala micro y nano ha experimentado avances significativos, impulsados por el progreso continuo en herramientas y técnicas. Entre las tecnologías emergentes, las pinzas fotoacústicas, podrían tener un gran potencial. Tradicionalmente, el efecto fotoacústico utiliza láseres de pulsos cortos (para garantizar el confinamiento térmico y de esfuerzo) irradian un material absorbente para inducir un calentamiento localizado, una rápida expansión y la generación de ondas de presión acústica. Sin embargo, estudios recientes sugieren que las ondas acústicas también pueden generarse utilizando pulsos de mayor duración. En este trabajo, presentamos, hasta donde sabemos, la primera demostración de la manipulación de micropartículas de silicio en agua utilizando un láser de onda continua (CW) de baja potencia con pulsos rectangulares de µs (20 µs). El láser se enfoca a través de un objetivo de 60x sobre nanopelículas de titanio depositados en la pared de una celda. A pesar de exceder los tiempos de confinamiento térmico (~140 ns) y de esfuerzo (0.3 ns) para el titanio, nuestros resultados revelan la generación efectiva de ondas acústicas, capaces de desplazar partículas de 2.5µm de diámetro hasta 4µm en promedio en menos de 3.3ms alcanzando velocidades promedio de desplazamiento ≥900µm/s. Usando holografía digital, se generó un anillo de luz capaz de manipular las micropartículas. Estos hallazgos destacan la viabilidad de la manipulación fotoacústica de micropartículas, ampliando los horizontes de la tecnología fotoacústica.