Forskning baner vejen for næste generation af optiske pincet

Forskere har udviklet en banebrydende ny teknik, der kan bane vejen for den næste generation af optiske pincet.

Et team af forskere fra universiteterne i Glasgow, Bristol og Exeter, har skabt en ny metode til at flytte mikroskopiske objekter rundt ved hjælp af mikrorobotik.

I øjeblikket, optisk pincet - som bruges til at studere proteiner, biologiske molekylære motorer, DNA og cellers indre liv - brug lys til at holde genstande så små som en enkelt nanopartikel på ét sted.

De bruger de usædvanlige optiske kræfter skabt af stramt fokuserede laserstråler til at fange og manipulere partikler, hovedsagelig fungerer som 'mikroskopiske hænder' for videnskabsmænd.

Den første optiske pincet blev udviklet i 1970'erne af Dr. Arthur Ashkin. Siden da, en række gennembrud har gjort det muligt for videnskabsmænd at manipulere komplekse objekter såsom vira og celler. Dr. Ashkin, nu i 90'erne, blev for nylig tildelt Nobelprisen i fysik i 2018 for sit banebrydende arbejde.

Imidlertid, denne eksisterende teknik har begrænsninger - de høje lysintensiteter, der kræves af en optisk pincet, kan beskadige levende biologiske prøver, og begrænser også de typer genstande, der kan opbevares.

Nu, forskerholdet har udviklet en ny teknik, der muliggør optisk fangst uden at fokusere noget laserlys på de fangede partikler.

For at gøre dette har de udviklet optisk fangede mikrorotorer, som er placeret i væsken, der omgiver partiklen, og bruges til at manipulere dens bevægelse ved hjælp af væskeflow.

Når mikrorotorerne roteres, de skaber en bølge i væsken, der udøver en kraft på partiklen - meget på samme måde, som en vandstråle i en jacuzzi kan skubbe alt væk, der flyder forbi.

Ved at styre retningerne af hver mikrorotor, videnskabsmænd kan enten flytte partiklen til et bestemt sted eller holde den på ét sted - så partiklerne kan sorteres eller afbildes i høj opløsning.

Afgørende, denne nye teknik gør det muligt for forskere at bruge flow til at udpege én specifik partikel ad gangen, og ikke påvirke andre i nærheden.

Forskningen er publiceret i det førende tidsskrift Naturkommunikation .

Dr. Phillips, del af University of Exeters fysikafdeling, og seniorforfatter på undersøgelsen sagde:"Denne forskning udvider anvendelsen af ​​optiske pincet til at fange partikler af ethvert materiale i et flydende miljø, og uden risiko for fotoskader, og tilføjer til værktøjskassen af ​​teknikker, der giver os mulighed for at udvikle nye nanoteknologier."