Kas ir lāzera pincetes?

Lāzera pincetes, kas pazīstamas arī kā optiskās pincetes, izmanto lāzera starus, lai notvertu mikroskopiskas vai nanoskopiskas daļiņas ar precīzu 3-dimensiju pozicionēšanu. Lāzera stari izmanto fenomenu, ko sauc par refrakcijas indeksa neatbilstību. Mēs to redzam ikreiz, kad skatāmies uz salmiņu ūdens glāzē. Nelielos mērogos daļiņas gaismas smalkā saliekšana rada impulsu, kas tiek nodots tai, projicējot nelielu pievilcīgu vai atgrūdošu spēku. Rezultāts ir ārkārtīgi smalka precizitāte un kontrole pār vienu daļiņu starā, kontrole uz subnanometru skalām.

Lāzera pincetes darbojas tikai tad, ja izmantotais materiāls ir dielektrisks, kas nozīmē izolatoru, kas neiztur elektromagnētiskos laukus. Fokusēts lāzers pincetē rada elektromagnētisko lauku kondensētas gaismas veidā. Lāzera pieeju var izmantot baktēriju, vīrusu un pat atsevišķu atomu un molekulu levitēšanai. Daudzos gadījumos sīki paraugi ir piestiprināti pie nedaudz lielākas mikroskopiskas lodītes. Vairākas lāzera pincetes var pat izmantot, lai pavilktu molekulas daļas, izstiepjot to un ļaujot zinātniekiem novērot, kā tā atgriežas. Tas ir neticami noderīgi, lai noskaidrotu to smalkās ķīmiskās īpašības.

Par mikroskopisko daļiņu optiskās izkliedes fenomenu 1970. gadā pirmo reizi ziņoja Bell Labs zinātnieks Arturs Aškins. Pēc tam 1986. gadā zinātnieks Stīvens Ču un citi uzrakstīja rakstu par šo tēmu un ievērojami uzlaboja sistēmas. Dr. Ču turpināja izmantot lāzera pincetes dažādās noderīgās jomās, tostarp atomu dzesēšanā, apturot tos vietā, un par smago darbu ieguva 1997. gada Nobela prēmiju fizikā.

Lāzera pincetes ir bijušas nenovērtējamas pētījumā ar sīkām bioloģisko iekārtu iezīmēm, piemēram, visuresošajiem bioloģiskajiem motoriem, kas virza kustību šūnā. Tas veicina jauno nanotehnoloģiju zinātni un ievērojami paplašina mūsu zināšanas par bioloģiju. Šūnu citoskeleta zondēšana ar lāzera pinceti palīdzēja zinātniekiem izveidot augstas izšķirtspējas šūnas karti ar detalizētāku informāciju, nekā varēja iegūt citas pieejas. Lāzera pincetes joprojām ir aktuāla pētniecības joma, un bezbailīgās komandas Bērklijā, Stenfordā, MIT un daudzās citās universitātēs izmanto šīs tehnoloģijas piedāvātās izmeklēšanas iespējas.