レーザーピンセットとは？

光ピンセットとしても知られるレーザーピンセットは、レーザービームを使用して、微細またはナノスケールの粒子を正確な3次元の位置で捕捉します。 レーザービームは、屈折率の不一致と呼ばれる現象を利用します。 コップ一杯の水の中のストローを見るたびにこれを見る。 小さなスケールでは、粒子による光のわずかな曲がりが、粒子に運ばれる運動量をもたらし、小さな引力または反発力を投影します。 結果は非常にきめ細かい精度であり、ビーム内の単一粒子を制御し、サブナノメートルのスケールで制御します。

レーザーピンセットは、使用する材料が誘電体である場合にのみ機能します。これは、電磁界を嫌う絶縁体を意味します。 レーザーピンセットの集束レーザーは、集光された光の形で電磁場を生成します。 レーザーピンセットアプローチを使用して、細菌、ウイルス、さらには単一の原子や分子を浮揚させることができます。 多くのアプリケーションでは、小さなサンプルがわずかに大きな顕微鏡ビーズに付着します。 複数のレーザーピンセットを使用して分子の一部を引っ張って引き伸ばし、科学者が分子がどのように戻るかを観察することもできます。 これは、それらの微妙な化学的性質を解明するのに非常に役立ちます。

ミクロ粒子による光散乱現象は、ベル研究所の科学者アーサー・アシュキンによって1970年に最初に報告されました。その後、1986年に科学者のスティーブン・チューなどがこのトピックに関する論文を執筆し、システムを大幅に改善しました。 チュ博士は、原子を所定の位置に止めて冷却するなど、さまざまな有用な分野にレーザーピンセットを適用し、1997年のノーベル物理学賞を受賞しました。

レーザーピンセットは、細胞内の運動を駆動するユビキタス生物モーターなどの生物機械の小さな機能の研究において非常に貴重です。 これは、ナノテクノロジーの新しい科学に貢献し、生物学に関する知識を大幅に拡大します。 細胞の細胞骨格のレーザーピンセットベースのプロービングにより、科学者は細胞の高解像度マップを作成でき、他のアプローチでは得られなかった詳細な情報が得られました。 レーザーピンセットは引き続き研究のホットな分野であり、バークレー、スタンフォード、マサチューセッツ州、および他の多くの大学の勇敢なチームがこの技術が提供する調査の可能性を活用しています。