Que sont les pinces laser?
Les pincettes laser, également appelées pincettes optiques, utilisent des rayons laser pour piéger des particules microscopiques ou nanoscopiques avec un positionnement tridimensionnel précis. Les faisceaux laser tirent parti d'un phénomène appelé inadéquation de l'indice de réfraction. Nous voyons cela chaque fois que nous regardons une paille dans un verre d'eau. Sur de très petites échelles, la lumière subit une légère flexion de la part de la particule qui lui transmet son élan, projetant ainsi une toute petite force attractive ou répulsive. Le résultat obtenu est une précision extrêmement fine et un contrôle sur une seule particule dans le faisceau, un contrôle à une échelle inférieure au nanomètre.
Les pinces laser ne fonctionnent que lorsque le matériau utilisé est diélectrique, c’est-à-dire un isolant peu sensible aux champs électromagnétiques. Un laser focalisé dans la pince laser génère un champ électromagnétique sous forme de lumière condensée. La technique de la pince laser peut être utilisée pour léviter les bactéries, les virus et même les atomes et les molécules simples. Pour de nombreuses applications, de minuscules échantillons sont attachés à une perle microscopique légèrement plus grande. Plusieurs pincettes laser peuvent même être utilisées pour tirer sur des parties d’une molécule, l’étirant et permettant aux scientifiques d’observer comment elle se rétablit. Ceci est extrêmement utile pour élucider leurs propriétés chimiques subtiles.
Le phénomène de diffusion optique par des particules microscopiques a été signalé pour la première fois par le scientifique Arthur Ashkin des Bell Labs en 1970. Puis, en 1986, le scientifique Steven Chu et d'autres ont rédigé un article sur le sujet et ont considérablement amélioré les systèmes. Dr. Chu a ensuite appliqué les pincettes laser dans une grande variété de domaines utiles, y compris le refroidissement des atomes en les arrêtant sur place, et a remporté le prix Nobel de physique en 1997 pour son travail acharné.
Les pinces laser ont été très utiles dans l'étude de minuscules caractéristiques de machines biologiques, telles que les moteurs biologiques omniprésents qui entraînent le mouvement dans la cellule. Cela contribue à la science émergente de la nanotechnologie et élargit considérablement nos connaissances en biologie. La recherche au laser du cytosquelette de cellules à l'aide d'une pince à épiler a aidé les scientifiques à créer une carte haute résolution de la cellule, avec plus de détails que ne le permettaient d'autres approches. Les pinces laser restent un domaine de recherche brûlant, avec des équipes intrépides à Berkeley, à Stanford, au MIT et dans de nombreuses autres universités exploitant les possibilités d'investigation offertes par la technologie.