Un equipo de la UPV y la UV diseña innovadoras pinzas ópticas para atrapar y manipular microbjetos

Con estas pinzas ópticas, mediante un haz láser focalizado con el objetivo de un microscopio se pueden atrapar y manipular objetos muy pequeños suspendidos en agua o en el aire. A partir de esta herramienta, científicos de todo el mundo han desarrollado distintos mecanismos de atrapamiento para diferentes aplicaciones. Y uno de los más recientes ha surgido de los laboratorios de dos grupos de investigación de la Universidad Politécnica de Valencia y de la Universidad de Valencia, que han desarrollado unos nuevos componentes —elementos ópticos difractivos, EOD— que confieren más flexibilidad, capacidad y prestaciones a las pinzas.

El sistema ideado por los investigadores de la UPV y la UV permite un control preciso y simultáneo de partículas en diferentes configuraciones, mejorando significativamente la manipulación. Sus resultados se han publicado en la revista iScience.

En sistemas de pinzas ópticas convencionales, la capacidad de atrapar y manipular partículas se ve restringida por la formación de un único vórtice óptico con una determinada carga topológica. La principal novedad del trabajo desarrollado por el equipo de la UPV y la UV reside en la capacidad de generar múltiples haces vórtices concéntricos con cargas topológicas independientes, lo que les permite moverse sobre cada vórtice de manera autónoma y en direcciones independientes alrededor del eje óptico.

«Hemos diseñado una máscara de fase multiplexada capaz de formar dos vórtices con diferentes cargas topológicas, lo que amplía aún más las posibilidades de manipulación. Nuestros EOD permiten generar múltiples vórtices concéntricos y prometen un mayor control y versatilidad en la micromanipulación de partículas en trayectorias circulares», incide Vicente Ferrando, investigador del Centro de Tecnologías Físicas de la UPV.

«La óptica de vórtices ha avanzado mucho desde los ochenta y ha sido clave en campos como la comunicación y la biotecnología. La máscara de fase multiplexada es un hito de gran relevancia en este campo, que contribuirá a aumentar la flexibilidad y la capacidad de los sistemas de pinzas ópticas», explica Walter D. Furlan, investigador del Departamento de Óptica y Optometría y Ciencias de la Visión de la UV.

La innovación alcanzada por el equipo de la UPV y la UV tiene un enorme potencial en campos como la computación cuántica, la fotónica, la nanotecnología, la construcción de micro máquinas y micromotores. Y podría ayudar también a entender mejor cómo funcionan las células en nuestro cuerpo o a crear nuevas tecnologías médicas, entre otras muchas aplicaciones.

Los resultados del trabajo forman parte de la tesis doctoral del investigador del CTF de la UPV Francisco M. Muñoz-Pérez, primer autor del estudio quien añade que «a pesar de que aún no podemos manipular naves espaciales, esto crea un nuevo enfoque en el atrapamiento y manipulación de microbjetos».