ТАСС, 8 июля. Российские ученые придумали, как увеличить дальность действия "оптических пинцетов" – устройств, которые могут с помощью лазера перемещать отдельные клетки и молекулы. С помощью этой разработки можно будет упростить научные и медицинские исследования с использованием таких пинцетов, пишет пресс-служба Томского политехнического университета. Исследование ученых опубликовал научный журнал Optics Letters.
"Нам удалось сформировать струю из диэлектрической частицы с показателем соотношения преломления частицы и среды больше двух. Это дало увеличение области захвата в разы", – рассказал один из авторов работы, профессор ТПУ Игорь Минин.
Оптический пинцет, или оптическая ловушка – это устройство, которое с помощью лазера может перемещать или удерживать объекты микронного размера, например живые клетки, белки и молекулы. Для этого линза оптического пинцета фокусирует свет лазера. Частицы, которые находятся в области фокусировки, по законам физики двигаются в ту сторону, где интенсивность света выше.
Эту технологию в 1970 году изобрел американский ученый Артур Эшкин, а в 2018 году ему присудили Нобелевскую премию по физике. Оптический пинцет применяют в биофизике и медицине, а также для фундаментальных исследований отдельных атомов и клеток.
Чтобы сделать такой пинцет точнее, Минин и его коллеги ранее предложили использовать вместо линзы микрочастицу из диэлектрического материала – например, кварца. Свет, который взаимодействует с такой частицей, формирует "фотонную струю", которая и выполняет роль пинцета.
Однако у такого режима есть ограничения – считается, что в этом случае соотношение показателей преломления частицы и среды должно быть меньше двух. "Если будет больше, то струя просто не сформируется. И ранее считалось, что увеличить показатель преломления и при этом сформировать фотонную струю просто невозможно", – объяснил Минин. Ученые теоретически доказали, что это не так.
Для этого они предложили поставить позади фокусирующей диэлектрической частицы плоское зеркало. "В итоге мы получаем двойную фокусировку: свет фокусируется через частицу на зеркале, а затем в обратном направлении снова собирается этой же частицей в фотонную струю. В этом режиме нам удалось сформировать струю из диэлектрической частицы с показателем соотношения преломления частицы и среды больше двух. Это дало увеличение области захвата в разы", – заключил ученый.
Сейчас специалисты готовят эксперименты, с помощью которых можно будет проверить, насколько верна их теория.