En ny metode til markant at øge rækkevidden og stabiliteten af ​​en optisk pincet

Optisk pincet er en enhed, der bruger en laserstråle til at flytte objekter i mikronstørrelse såsom levende celler, proteiner, og molekyler. I 2018, modtog den amerikanske fysiker Arthur Eshkin Nobelprisen for denne teknologi. Før dette, det var umuligt at flytte sådanne genstande, da ethvert forsøg på at gribe dem førte til ødelæggelse. Optisk pincet forstyrrer ikke objektets indre struktur.

"Optisk pincet er et medienavn for optiske fælder. Deres generelle funktionsprincip er som følger:Linsen fokuserer laserlyset, og partiklerne i fokusfeltet, i henhold til fysikkens love, begynde at bevæge sig mod lysfeltets maksimale intensitet. Dermed, dette gør det muligt at fange og flytte partikler. Tidligere, vi har foreslået at bruge mikropartikler lavet af et dielektrisk materiale, for eksempel, kvarts i stedet for linser for at øge graden af ​​lokalisering af det optiske felt i fokusområdet i disse optiske fælder, fungerer i reflektionstilstand, "Igor Minin projektleder, professor ved TPU-afdelingen for Elektronikteknik, siger.

Interagerer med en sådan partikel, lyset fokuseres i form af en fotonstråle i retning modsat strålingsindfaldet. På grund af dets egenskaber, det er denne fotonstråle, der fungerer som en fælde eller en pincet.

"For at danne en klassisk fotonisk jet, der er en nødvendig betingelse, såsom at forholdet mellem brydningsindekserne for en partikel og et medium skal være mindre end to. Hvis det er højere, så dannes strålen ikke. Tidligere, man mente, at det er umuligt at øge brydningsindekset og samtidig danne en fotonstråle. Vi har sammen med et team fra Institute of Atmospheric Optics teoretisk vist, at det er muligt, " siger Igor Minin.

For at opnå dette, det fælles forskerhold dannede et jetfly i reflektionstilstand.

"Der er to tilstande:brydning og refleksion. I det førstnævnte tilfælde, en stråle dannes, når lys passerer gennem en dielektrisk partikel. I sidstnævnte tilfælde, vi sætter et fladt spejl bag partiklen, og fokuspunktet flyttes til spejlet. Som resultat, vi har dobbeltfokusering, når lyset fokuseres gennem en partikel på et spejl, som reflekterer det tilbage til den samme partikel, der danner en fotonisk stråle. Ved at bruge denne tilstand, det lykkedes os at danne en stråle af en dielektrisk partikel med forholdet mellem en partikel og et medium højere end to. Dette øger til tider fangstområdet, " understreger videnskabsmanden.

I øjeblikket, gruppen er ved at forberede eksperimenter for at bekræfte simuleringsresultaterne i praksis.