Un attivo campo di ricerca, l'intrappolamento ottico laser funziona per controllare il movimento e la posizione di particelle di diverse dimensioni e forme. La capacità di spostare piccole particelle in modo preciso e controllato è importante sia per la scienza di base che per quella applicata. Per esempio, la capacità di controllare il movimento dei singoli atomi può essere utilizzata per realizzare l'informatica quantistica, e la ricerca contribuisce anche allo studio di campioni biologici e inquinanti.

Ora gli scienziati dell'Università di Tel Aviv hanno sfruttato un 2, Tecnologia di spostamento dell'acqua vecchia di 300 anni per sviluppare un nuovo raggio laser che intrappola e sposta le particelle in direzioni specifiche.

"Abbiamo creato un fascio di luce che assomiglia e agisce come la vite di Archimede, " afferma il dott. Alon Bahabad del Laboratorio di ottica fisica presso la Scuola di ingegneria elettrica della TAU. "Invece di viaggiare in linea retta come i normali raggi laser, la nostra trave è composta da due trefoli elicoidali, simile alla forma del DNA, e possiamo usare questo raggio per spostare particelle molto piccole. La rotazione del raggio determina la direzione in cui le particelle, la cui dimensione varia da decine di nanometri a circa 10 micron, vengono trasmessi."

Lo studio, pubblicato sulla rivista ottica , è stato condotto dagli studenti del Dr. Bahabad Barak Hadad, Sahar Froim e Yaniv Eliezer in collaborazione con il Dr. Yael Roichman presso la Scuola di Chimica della TAU e i suoi studenti Harel Bagar e Tamir Admon.

Dall'acqua alla luce

Archimede, uno scienziato greco vissuto nel III secolo a.C., ha il merito di aver inventato una delle prime pompe dell'acqua efficaci:una vite a filettatura larga, piegato attorno ad un asse racchiuso da un cilindro o da un tubo.

"Una delle principali sfide nell'intrappolamento ottico laser è come spostare le particelle verso una fonte di luce, " Dice il Dr. Bahabad. "Questo è un problema perché le particelle tendono a muoversi con il flusso di luce, o sono spinti 'a valle, ' per così dire. Il nostro obiettivo era generare un movimento a monte delle particelle intrappolate per creare un "raggio trattore". Abbiamo fatto proprio questo riferendoci a un'idea antica".

Archimede dimostrò che la rotazione di una vite meccanica sposta l'acqua lungo l'asse della vite, contro la forza di gravità. "Abbiamo ideato un elegante raggio traente basato su questa semplice idea, "Il dottor Bahabad dice. "Il movimento delle particelle intrappolate nel nostro caso dipende dalla rotazione del raggio. Se lo ruoti in un senso, le particelle vengono spinte a valle. ruotalo dall'altra parte, e vengono tirati a monte".

Un'onda stazionaria

Il Dr. Bahabad e il suo team hanno combinato diversi fasci di luce per creare uno schema di interferenza chiamato onda stazionaria. Tali schemi di interferenza sono caratterizzati dall'alternanza di aree luminose e scure. Le particelle all'interno dei raggi sono state intrappolate dal movimento dell'aria vicino alle particelle a causa del calore depositato dal raggio laser.

"Quando la particella si trova in un'area luminosa del raggio, diventa caldo e viene spinto via dalle molecole d'aria verso regioni più scure, " dice il dottor Bahabad. "Quando ruotiamo il raggio, le aree scure si muovono e portano con sé le particelle intrappolate. Ecco come funziona un distributore automatico dotato di coclea per spostare gli snack.

"Crediamo che la nostra scoperta possa trovare usi in biologia, scienze dei materiali, spettroscopia o qualsiasi campo che richieda il monitoraggio di materiali diversi o campioni biologici".