Co jsou laserové pinzety?

Laserové pinzety, také známé jako optické pinzety, používají laserové paprsky k zachycení mikroskopických nebo nanoskopických částic s přesným trojrozměrným polohováním. Laserové paprsky využívají jev nazývaný nesoulad indexu lomu. Vidíme to pokaždé, když se podíváme na slámu ve sklenici vody. V malém měřítku způsobuje jemné ohyb světla částicí, že se k němu přenáší hybnost a promítá malou přitažlivou nebo odpudivou sílu. Výsledkem je extrémně jemnozrnná přesnost a kontrola nad jedinou částicí v paprsku, kontrola na stupnici pod nanometrem.

Laserové pinzety fungují pouze v případě, že použitý materiál je dielektrický, což znamená izolátor, který je averzní k elektromagnetickým polím. Zaostřený laser v laserových pinzetách vytváří elektromagnetické pole ve formě kondenzovaného světla. Laserový pinzetový přístup lze použít k levitaci bakterií, virů a dokonce i jednotlivých atomů a molekul. Pro mnoho aplikací jsou malé vzorky připojeny k mírně větší mikroskopické kuličce. Více laserových pinzet lze dokonce použít k zatažení částí molekuly, jejím natažení a umožnění vědcům pozorovat, jak zaskočí zpět. To je neuvěřitelně užitečné při objasňování jejich jemných chemických vlastností.

Fenomén optického rozptylu mikroskopickými částicemi poprvé ohlásil vědec Bell Labs Arthur Ashkin v roce 1970. Poté v roce 1986 vědec Steven Chu a další napsali na toto téma referát a systémy výrazně vylepšili. Dr. Chu pokračoval v používání laserových pinzet v celé řadě užitečných oblastí, včetně chlazení atomů jejich zastavením na místě, a za svou tvrdou práci získal Nobelovu cenu za fyziku z roku 1997.

Laserové pinzety byly neocenitelné při studiu drobných funkcí v biologických strojích, jako jsou všudypřítomné biologické motory, které řídí pohyb v buňce. To přispívá k rozvíjející se vědě o nanotechnologiích a značně rozšiřuje naše biologické znalosti. Sondování cytoskeletu buněk na bázi laserového pinzety pomohlo vědcům vytvořit mapu buňky s vysokým rozlišením, s podrobnějšími údaji, než by mohly mít jiné přístupy. Laserové pinzety jsou i nadále horkou oblastí výzkumu. Neohrožené týmy v Berkeley, Stanford, MIT a mnoho dalších univerzit využívají možnosti vyšetřování, které tato technologie nabízí.