En ny kraft til optisk pincet

Intracavity optisk fangst. Fangstoptikken (kollimatorer C1 og C2, linserne L1 og L2) er placeret i hulrummet på en ringfiberlaser (hvis retning er angivet med de røde pile), så partikelens position kan påvirke hulrumstabet. a Når partiklen ikke er i fælderegionen, det optiske tab af hulrummet er lavt, intracavity laser power P er høj, og følgelig tiltrækkes partiklen mod midten af fælden. Laserkraftskaleringskurven (hel linje) viser, at pumpeeffekten Ppump (lodret stiplet linje) er over lasertærsklen. b Når partiklen er i midten af fælderegionen, hulrumstab på grund af spredning af lys ud af hulrummet af partiklen er maksimalt. Strømskaleringskurven er højreforskudt, og laseren er under eller knap over tærsklen for den samme Ppump. Partiklen er ikke stærkt fanget. c Når termiske udsving forskyder partiklen væk fra fælderegionen, det optiske tab af hulrummet falder, P stiger, og partiklen trækkes tilbage mod midten af fælden

Når man studerer biologiske celler ved hjælp af optisk pincet, et hovedproblem er den skade, som værktøjet forårsager på cellen. Giovanni Volpe, Göteborgs universitet, har opdaget en ny type kraft, der i høj grad vil reducere mængden af lys, der bruges af optisk pincet - og forbedre undersøgelsen af alle slags celler og partikler.

"Vi kalder det" intra-cavity feedback force. " Grundtanken er, at afhængigt af hvor partiklen eller cellen du vil studere er, mængden af laserlys, der bruges til at fange det, ændres automatisk. Når partiklen er i fokus, laseren slukker. Når partiklen forsøger at flygte, laseren tænder igen, "siger Giovanny Volpe, lektor ved Institut for Fysik, Göteborgs universitet.

En optisk pincet er en fokuseret laserstråle, der kan fange partikler. Tidligere har to forskellige typer kræfter, der stammer fra denne type værktøj, er blevet identificeret:gradientkraft (hvilket betyder, at partiklen går imod laserens intensitet) og spredningskraft (hvor partiklen skubbes mod laseren). Giovanni Volpe og hans team har opdaget en tredje type kraft i dette rige, og en ny måde at konstruere optisk pincet på. Disse gennembrud er klar til i høj grad at forbedre undersøgelsen af enkeltbiologiske celler.

"Med denne metode, op til 100 gange mindre lys er nødvendigt, i nogle tilfælde, sammenlignet med at bruge en traditionel optisk pincet, "Giovanni Volpe forklarer." Med mindre lys, du forårsager mindre fotoskade på den celle, du studerer. "

Forsøgsopstilling. a Opsætningen omfatter en diodepumpet Yb-doteret fiberlaser, fangstoptikken, og det digitale videomikroskop. Pilen repræsenterer den retning, hvor lyset bevæger sig. b Målt effektskalering med en fanget polystyrenpartikel med en diameter på 4,9 μm (orange firkanter) og uden den fangede partikel (røde cirkler). Ved en pumpeeffekt på 66 mW (stiplet lodret linje), laseren er under tærsklen med partiklen (orange firkanter), men over tærsklen uden partiklen (røde cirkler)

Dette kan være nyttigt til at studere enhver celle, der normalt er suspenderet i en opløsning - en blodcelle eller en gærcelle, for eksempel - at en forsker gerne vil studere over en lang periode.

"Et af hovedproblemerne ved brug af optisk pincet er, at lyset øger cellens temperatur, hvilket er skadeligt. En stigning på 10 grader er muligvis ikke acceptabel, men stigningen på 0, 1 grader kan være fint. Så ved at bruge mindre lys, og begrænser derfor stigningen i temperaturen, kunne gøre en kæmpe forskel. Eksperimenter kunne udføres på en mere realistisk måde i forhold til cellens naturlige livscyklus, "siger Giovanni Volpe.

Resultaterne er offentliggjort i Naturkommunikation .

Sidste artikelJagten på varmt nukleart stof

Næste artikelHvordan en gåtur gennem CERNs korridorer var med til at føre til opdagelsen af gluonen for 40 år siden