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    Un nuovo metodo per aumentare significativamente la portata e la stabilità delle pinzette ottiche

    Credito:Università politecnica di Tomsk

    Le pinzette ottiche sono un dispositivo che utilizza un raggio laser per spostare oggetti di dimensioni micron come cellule viventi, proteine, e molecole. Nel 2018, il fisico americano Arthur Eshkin ha ricevuto il premio Nobel per questa tecnologia. Prima di questo, era impossibile spostare tali oggetti poiché ogni tentativo di afferrarli portava alla distruzione. Le pinzette ottiche non disturbano la struttura interna dell'oggetto.

    "Pinzette ottiche è un nome multimediale per le trappole ottiche. Il loro principio generale di funzionamento è il seguente:l'obiettivo focalizza la luce laser, e le particelle nel campo di messa a fuoco, secondo le leggi della fisica, iniziare a muoversi verso la massima intensità del campo luminoso. Così, questo permette di catturare e spostare le particelle. In precedenza, abbiamo proposto di utilizzare microparticelle costituite da un materiale dielettrico, Per esempio, quarzo al posto delle lenti per aumentare il grado di localizzazione del campo ottico nell'area di messa a fuoco in queste trappole ottiche, operando in modalità di riflessione, "Igor Minin responsabile del progetto, professore della Divisione TPU per l'Ingegneria Elettronica, dice.

    Interagendo con una tale particella, la luce è focalizzata sotto forma di getto di fotoni nella direzione opposta all'incidenza della radiazione. Per le sue proprietà, è questo getto di fotoni che funge da trappola o pinzetta.

    "Per formare un classico getto fotonico, c'è una condizione necessaria come il rapporto tra gli indici di rifrazione di una particella e un mezzo deve essere inferiore a due. Se è più alto, allora il getto non si formerà. In precedenza, si credeva che fosse impossibile aumentare l'indice di rifrazione e allo stesso tempo formare un getto di fotoni. Insieme a un team dell'Istituto di ottica atmosferica, abbiamo teoricamente dimostrato che è possibile, "dice Igor Minin.

    Per realizzare questo, il gruppo di ricerca congiunto ha formato un getto in modalità riflessione.

    "Ci sono due modalità:rifrazione e riflessione. Nel primo caso, un getto si forma quando la luce passa attraverso una particella dielettrica. Nel secondo caso, mettiamo uno specchio piatto dietro la particella, e il punto focale si sposta sullo specchio. Di conseguenza, abbiamo una doppia focalizzazione quando la luce viene focalizzata attraverso una particella su uno specchio, che lo riflette nella stessa particella che forma un getto fotonico. Utilizzando questa modalità, siamo riusciti a formare un getto da una particella dielettrica con il rapporto di una particella e un mezzo maggiore di due. Ciò aumenta l'area di cattura a volte, " sottolinea lo scienziato.

    Attualmente, il gruppo sta preparando esperimenti per confermare nella pratica i risultati della simulazione.


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