Cosa sono le pinzette laser?
Le pinzette laser, note anche come pinzette ottiche, utilizzano raggi laser per intrappolare particelle microscopiche o nanoscopiche con un preciso posizionamento tridimensionale. I raggi laser sfruttano un fenomeno chiamato disadattamento dell'indice di rifrazione. Lo vediamo ogni volta che guardiamo una cannuccia in un bicchiere d'acqua. Su scale minuscole, la sottile flessione della luce da parte della particella si traduce in un momento che viene trasmesso ad esso, proiettando una forza attrattiva o repulsiva minuscola. Il risultato è una precisione e un controllo estremamente dettagliati su una singola particella nel raggio, controllo su scale sub-nanometriche.
Le pinzette laser funzionano solo quando il materiale utilizzato è dielettrico, ovvero un isolante contrario ai campi elettromagnetici. Un laser focalizzato nelle pinzette laser genera un campo elettromagnetico sotto forma di luce condensata. L'approccio della pinzetta laser può essere utilizzato per levitare batteri, virus e persino singoli atomi e molecole. Per molte applicazioni, piccoli campioni sono attaccati a un cordone microscopico leggermente più grande. Le pinzette laser multiple possono anche essere utilizzate per estrarre parti di una molecola, allungarla e consentire agli scienziati di osservare come si aggancia indietro. Questo è incredibilmente utile nel chiarire le loro sottili proprietà chimiche.
Il fenomeno dello scattering ottico da particelle microscopiche è stato segnalato per la prima volta dallo scienziato Bell Labs Arthur Ashkin nel 1970. Poi, nel 1986, lo scienziato Steven Chu e altri hanno scritto un articolo sull'argomento e migliorato notevolmente i sistemi. Il Dr. Chu ha continuato ad applicare le pinzette laser in un'ampia varietà di aree utili, incluso il raffreddamento degli atomi bloccandoli sul posto, e ha vinto il Premio Nobel 1997 per la fisica per il suo duro lavoro.
Le pinzette laser sono state preziose nello studio di minuscole caratteristiche delle macchine biologiche, come i motori biologici onnipresenti che guidano il movimento nella cellula. Ciò contribuisce alla scienza emergente della nanotecnologia e amplia notevolmente la nostra conoscenza della biologia. Il sondaggio laser basato su pinzette del citoscheletro di cellule ha aiutato gli scienziati a creare una mappa della cellula ad alta risoluzione, con più dettagli di quanti altri approcci avrebbero potuto produrre. Le pinzette laser continuano a essere una zona di ricerca calda, con team intrepidi a Berkeley, Stanford, MIT e molte altre università che sfruttano le possibilità investigative che la tecnologia ha da offrire.