A magneto-óptica e sua vantagem no laboratório

Origem e princípios básicos da magneto-óptica

Na magneto-óptica, as alterações nas propriedades da luz, que é refletida ou transmitida ou na presença de um campo magnético, são investigadas. Notavelmente, o campo magnético pode ser aplicado externamente ou pode se originar de um meio de material magnetizado. O campo magneto-óptico da pesquisa foi iniciado por Michael Faraday, que descobriu pela primeira vez os efeitos magneto-ópticos já em 1845.¹ 

Desenvolvimentos recentes da magneto-óptica

Inicialmente, a análise dos efeitos magneto-ópticos contribuiu para elucidar os princípios fundamentais da mecânica quântica e do eletromagnetismo.² No entanto, desde então, o campo da magneto-óptica expandiu-se muito com a introdução da tecnologia laser, outras novas fontes de luz e novos materiais magneto-ópticos. Hoje em dia, a magneto-óptica está encontrando implementação em uma variedade de configurações, incluindo desenvolvimento farmacêutico, espectroscopia, teranóstica, detecção e magnetometria.^1,2

Fabricação de isoladores a laser e sensores de campo magnético

A produção de materiais magneto-ópticos, incluindo isoladores a laser e sensores de campo magnético, é uma importante área de implementação da magneto-óptica em ambientes industriais e de pesquisa.³ Assim, os isoladores a laser são indispensáveis para aplicações a laser experimentais e práticas. Além disso, os sensores magnéticos podem detectar a força dos campos magnéticos e podem ser integrados em biossensores, dispositivos vestíveis e redes de sensores onipresentes.⁴

O significado da espectroscopia magneto-óptica

A espectroscopia magneto-óptica pode ser usada para analisar as estruturas eletrônicas e as propriedades físicas de materiais.⁵ Para atingir esse objetivo, os espectroscópios magneto-ópticos requerem uma fonte de luz intensa e estável, um elemento dispersivo, lentes adequadas e um detector de luz.⁶ Diferentes tipos de medições podem ser aplicadas na espectroscopia magneto-óptica, incluindo uma configuração para o efeito Kerr magneto-óptico polar; um método de modulação de polarização usando um espectrômetro multicanal; avaliação do efeito Cotton Mouton; e geração do elemento fora da diagonal do espectro de permissividade.⁵

Com base na aplicação da tecnologia de detecção magneto-óptica e no efeito Cotton Mouton, o sistema de teste de endotoxina CMD αBET^TM, disponível na FUJIFILM Wako Pyrostar, foi desenvolvido.⁷Suas vantagens incluem testes de endotoxinas rápidos, quantitativos, sensíveis e em conformidade com a farmacopeia.  Além disso, o desempenho do sistema foi validado com uma ampla gama de amostras farmacêuticas e biofarmacêuticas complexas, bem como com formulações de nanopartículas.

Nanoplataformas teranósticas

O campo dos teranósticos investiga a integração de abordagens diagnósticas e terapêuticas que podem ajudar a fornecer um tratamento eficaz e preciso. A magneto-óptica encontrou aplicações no desenvolvimento de nanoplataformas tereanósticas, cujos componentes incluem nanopartículas magnéticas e polímeros.⁸

Magnetoplasmônica

O campo emergente da magnetoplasmônica investiga a relação entre magnetismo e plasmônica (uma área de pesquisa que estuda oscilações de elétrons em nanoestruturas metálicas e nanopartículas). A magnetoplasmônica emprega técnicas magneto-ópticas para avaliar a resposta plasmônica de nanoestruturas. As informações coletadas podem ser usadas para modelar nanoestruturas híbridas, acoplando materiais plasmônicos com materiais magneto-opticamente ativos ou ressonâncias moleculares. Uma área de aplicação é a geração de dispositivos magnetoplasmônicos ativos, incluindo sensores refratométricos, que apresentam desempenho superior em comparação com dispositivos plasmônicos. Além disso, efeitos magnetoplasmônicos foram descobertos em semicondutores dopados, o que pode ajudar a gerar novos materiais com efeitos magneto-ópticos mais fortes.

Fontes de literatura

1. Rizal C, Shimizu H, Mejía-Salazar JR. Magneto-Optics effects: New trends and future prospects for technological developments. Magnetochemistry. 2022;8(9):94.
2. Kimel A, Zvezdin A, Sharma S, Shallcross S, De Sousa N, García-Martín A, Salvan G, Hamrle J, Stejskal O, McCord J, Tacchi S. The 2022 magneto-optics roadmap. Journal of Physics D: Applied Physics. 2022;55(46):463003.
3. Kumari S. A comprehensive study of magneto-optic materials and its applications. Materials Today: Proceedings. 2022;56:100-6.
4. Khan MA, Sun J, Li B, Przybysz A, Kosel J. Magnetic sensors-A review and recent technologies. Engineering Research Express. 2021;3(2):022005.
5. Sato K, Ishibashi T. Fundamentals of Magneto-Optical Spectroscopy. Frontiers in Physics. 2022;10:946515.
6. Gabbani A, Petrucci G, Pineider F. Magneto-optical methods for magnetoplasmonics in noble metal nanostructures. Journal of Applied Physics. 2021;129(21).
7. The CMD αBETTM endotoxin testing system. Cotton Mouton Diagnostics Ltd. Acessado em 1º de agosto de 2023. https://www.wakopyrostar.com/assets/Uploads/CMD-AlphaBET-White-paper-Dec-2022-V2.pdf.
8. Gauger AJ, Hershberger KK, Bronstein LM. Theranostics based on magnetic nanoparticles and polymers: intelligent design for efficient diagnostics and therapy. Frontiers in Chemistry. 2020;8:561.