Når lys mister symmetri, kan det indeholde partikler

Optisk pincet bruger lys til at immobilisere mikroskopiske partikler så små som et enkelt atom i 3D-rum. Grundprincippet bag en optisk pincet er momentumoverførslen mellem lys og det objekt, der holdes. Analogt med vandet, der skubber på en dæmning, der blokerer åen, skubber lyset ind på og tiltrækker genstande, der får lyset til at bøje. Denne såkaldte optiske kraft kan designes til at pege på et bestemt punkt i rummet, hvor en partikel vil blive holdt. Faktisk har den optiske fangstteknik indtil videre vundet to Nobelpriser, en i 1997 for at holde og køle ned enkelte atomer, en anden i 2018 for at tilbyde biologer et værktøj til at studere enkelte biomolekyler såsom DNA og proteiner.

Forskere ledet af prof. Yuanjie Pang ved Huazhong University of Science and Technology (HUST), Kina, er interesserede i brugen af ​​fiberoptiske pincet, hvor lys og partikler manipuleres i spidsen af ​​en optisk fiber. Denne teknik eliminerer behovet for konventionelt, omfangsrigt, optisk tilbehør såsom mikroskoper, linser og spejle. Deres idé er at starte med en perfekt ringformet symmetrisk lystilstand, der kun kan transmitteres i den optiske fiber og ikke vil lække ind i det omgivende rum gennem fiberspidsen, og have en partikel til at bryde tilstandssymmetrien og derved sprede lys ind i rummet . På denne måde, ved at ændre lysets symmetri og momentum, modtager partiklen en reaktiv kraft, der holder den ved fiberspidsen.

Forskerne forudsiger potentielle anvendelser såsom at udføre et in-vivo-eksperiment med enkelt biopartikel-manipulation ved at bruge den fiberoptiske pincet som et endoskop i det indre af et levende dyr. Værket med titlen "Optical trapping using transverse electromagnetic (TEM)-like mode in a coaxial nanwaveguide" (udgivet den 6. december 2021) blev vist på forsiden af ​​Frontiers of Optoelectronics .