O que são pinças a laser?

As pinças a laser, também conhecidas como pinças ópticas, usam raios laser para capturar partículas microscópicas ou nanoscópicas com posicionamento tridimensional preciso. Os raios laser aproveitam um fenômeno chamado incompatibilidade do índice de refração. Vemos isso sempre que olhamos para um canudo em um copo de água. Em escalas minúsculas, a curvatura sutil da luz pela partícula resulta em um momento transmitido a ela, projetando uma força minúscula atrativa ou repulsiva. O resultado é precisão e controle extremamente refinados sobre uma única partícula no feixe, controle em escalas sub-nanométricas.

As pinças a laser funcionam apenas quando o material usado é dielétrico, o que significa um isolador avesso aos campos eletromagnéticos. Um laser focado nas pinças de laser gera um campo eletromagnético na forma de luz condensada. A abordagem da pinça a laser pode ser usada para levitar bactérias, vírus e até mesmo átomos e moléculas. Para muitas aplicações, pequenas amostras são anexadas a um cordão microscópico um pouco maior. Múltiplas pinças a laser podem ser usadas para puxar partes de uma molécula, esticando-a e permitindo que os cientistas observem como ela se encaixa. Isso é incrivelmente útil para elucidar suas propriedades químicas sutis.

O fenômeno da dispersão óptica por partículas microscópicas foi relatado pela primeira vez pelo cientista do Bell Labs Arthur Ashkin em 1970. Então, em 1986, o cientista Steven Chu e outros escreveram um artigo sobre o assunto e melhoraram bastante os sistemas. O Dr. Chu passou a aplicar as pinças a laser em uma ampla variedade de áreas úteis, incluindo o resfriamento de átomos, interrompendo-os no lugar, e ganhou o Prêmio Nobel de Física de 1997 por seu trabalho duro.

As pinças a laser têm sido inestimáveis ​​no estudo em pequenos recursos em máquinas biológicas, como os onipresentes motores biológicos que acionam o movimento na célula. Isso contribui para a ciência emergente da nanotecnologia e expande muito o nosso conhecimento da biologia. A sondagem com base em pinça a laser do citoesqueleto das células ajudou os cientistas a criar um mapa de alta resolução da célula, com mais detalhes do que outras abordagens poderiam ter produzido. As pinças a laser continuam a ser uma área quente de pesquisa, com equipes intrépidas em Berkeley, Stanford, MIT e muitas outras universidades explorando as possibilidades de investigação que a tecnologia oferece.