Оптический пинцет. Принцип действия

• Название: Принцип действия
• Дата: 17.06.2018
• Размер: 35.5 Kb.
• Имя файла: Оптический пинцет.doc
• Тип: Документы; #47125

Оптический (или лазерный) пинцет представляет из себя устройство, использующее сфокусированный луч лазера для передвижения микроскопических объектов или для удержания их в определённом месте.

Optical (or laser) tweezers is a device that uses a focused laser beam to move microscopic objects or to hold them in a certain place.

ИСТОРИЯ:

Пионерские работы 1970-х годов в области оптического управления и захвата микрообъектов принадлежат Артуру Ашкину. В этих работах были представлены результаты наблюдения действия сил давления света на различные прозрачные микрочастицы. Была впервые показана экспериментальная возможность оптического захвата микрочастиц в трехмерные оптические ловушки, созданные как на основе двух лазерных пучков, распространяющихся в противоположных направлениях,так и на основе одного жестко сфокусированного лазерного пучка. Именно такой однолучевой подход, позволяющий управлять положением микрообъектов, получил широкое распространение и называется методом оптического пинцета.

The pioneering work of the 1970s in the field of optical control and capture of micro-objects belong to Arthur Ashkin. In these works, the results of observation of the action of the light pressure forces on various transparent micro particles were presented. The experimental possibility of optical capture of micro particles into three-dimensional optical traps created both on the basis of two laser beams propagating in opposite directions and on the basis of one rigidly focused laser beam was shown for the first time. It is this single-beam approach that allows you to control the position of micro-objects, is widely used and is called the method of optical tweezers.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:

Оптический пинцет использует энергию света для манипуляции микроскопическими диэлектрическими объектами. Если пользоваться и управлять этими силами, то их можно применять для захвата и перемещения мельчайших объектов. Например, диэлектрические объекты притягиваются к области с самым сильным электрическим полем в луче сфокусированного света. Кроме того, потоки фотонов, рассеивающиеся от поверхности объекта, оказывают «давление излучения» в направлении луча, а противоположная сила компенсирует это давление в остро сфокусированном луче. Преломление или отражение света могут быть использованы для изменения направления и энергии света, а с помощью управляемых компьютером линз, зеркал и акустооптических/электрооптических устройств можно достичь точной манипуляции объектом.

Optical tweezers use light energy to manipulate microscopic dielectric objects. If you use and manage these forces, they can be used to capture and move the smallest objects. For example, dielectric objects are attracted to the area with the strongest electric field in the focused light beam. In addition, the photon fluxes scattered from the surface of the object exert a "radiation pressure" in the direction of the beam, and the opposite force compensates for this pressure in the sharply focused beam. Light refraction or reflection can be used to change the direction and energy of light, and computer-controlled lenses, mirrors, and acousto-optic/electro-optical devices can be used to achieve precise object manipulation

ПРИМЕНЕНИЕ:

Оптические пинцеты используются для манипуляции различными материалами в биологии и промышленности, например, клетками, вирусами, органеллами, коллоидными частицами и металлическими частицами. Оптическая ловушка высокочувствительна к движениям диэлектрических частиц, регистрируя даже их перемещения менее чем на нанометр. Можно исследовать отдельные молекулы, присоединяя их к микрочастицам и манипулируя этими микрочастицами при помощи лазерной ловушки. Данный метод широко применяется для исследования физических свойств ДНК и для изучения молекулярных моторов. Можно замерять перемещение и небольшие силы, вырабатываемые в системе.

Optical tweezers are used to manipulate various materials in biology and industry, such as cells, viruses, organelles, colloidal particles and metal particles. The optical trap is highly sensitive to the movements of dielectric particles, recording even their movements by less than a nanometer. You can explore individual molecules by attaching them to microparticles and manipulating these microparticles with a laser trap. This method is widely used to study the physical properties of DNA and molecular motors. You can measure the movement and small forces produced in the system.