Mitä laserpinsetit ovat?

Laserpinsetit, jotka tunnetaan myös nimellä optiset pinsetit, käyttävät lasersäteitä vangitsemaan mikroskooppisia tai nanoskooppisia hiukkasia tarkalla kolmiulotteisella paikannuksella. Lasersäteet hyödyntävät ilmiötä nimeltä taitekerroin. Näemme tämän aina, kun katsomme olkea lasillisessa vettä. Pienissä mittakaavoissa hiukkasen aiheuttama valon hienovarainen taipuminen johtaa siihen, että siihen siirtyy vauhtia, joka heijastaa pienen houkuttelevan tai vastenmielisen voiman. Tuloksena on erittäin hienorakeinen tarkkuus ja yksittäisen hiukkasen hallinta säteessä, ohjaus subanometriasteikolla.

Laserpinsetit toimivat vain, kun käytetty materiaali on dielektristä, mikä tarkoittaa eristintä, joka on vastenmielinen sähkömagneettisille kentille. Keskitetty laser pinseteissä tuottaa sähkömagneettisen kentän tiivistyneen valon muodossa. Laser -lähestymistapaa voidaan käyttää bakteerien, virusten ja jopa yksittäisten atomien ja molekyylien levitaatioon. Monissa sovelluksissa pieniä näytteitä kiinnitetään hieman suurempiin mikroskooppisiin helmiin. Useita laserpinsettejä voidaan käyttää jopa vetämään molekyylin osia, venyttämällä sitä ja antamalla tutkijoiden seurata, miten se napsahtaa takaisin. Tämä on uskomattoman hyödyllistä selvittää niiden hienovaraiset kemialliset ominaisuudet.

Bell Labsin tutkija Arthur Ashkin raportoi ensimmäisen kerran mikroskooppisten hiukkasten aiheuttaman optisen sironnan ilmiöstä vuonna 1970. Sitten vuonna 1986 tiedemies Steven Chu ja muut kirjoittivat aiheesta paperin ja paransivat järjestelmiä huomattavasti. Tohtori Chu käytti laserpinsettejä monilla hyödyllisillä alueilla, mukaan lukien atomien jäähdytys pysäyttämällä ne paikalleen, ja voitti fysiikan Nobelin palkinnon 1997 kovasta työstään.

Laserpinsetit ovat olleet korvaamattomia tutkimuksessa biologisten koneiden pienissä ominaisuuksissa, kuten kaikkialla esiintyvissä biologisissa moottoreissa, jotka ohjaavat liikettä solussa. Tämä edistää uutta nanoteknologiatiedettä ja laajentaa tietämystämme biologiasta suuresti. Laserpinsettipohjainen solujen sytoskeletonin koettaminen auttoi tutkijoita luomaan korkean resoluution kartan solusta yksityiskohtaisemmin kuin muut lähestymistavat olisivat voineet tuottaa. Laserpinsetit ovat edelleen kuuma tutkimusalue, ja pelottomat tiimit Berkeleyssä, Stanfordissa, MIT: ssä ja monissa muissa yliopistoissa hyödyntävät tekniikan tarjoamia tutkimusmahdollisuuksia.