Un nou set de pensete laser oferă oamenilor de știință un control fără precedent asupra obiectelor de doar zeci de miliarde de metru. Dispozitivul le-ar putea permite biologilor să cerceteze viruși și proteine individuale fără riscul de a le prăji.
„Este o metodă foarte inteligentă”, spune Phil Jones, un fizician în optică la University College London. „Puteți prinde obiecte mult mai mici cu mult mai puțină putere laser.”
Începând cu anii 1980, oamenii de știință au studiat moleculele, bacteriile și alte obiecte minuscule la microscop, prinzându-le cu lumină laser. Lentilele concentrează lumina spre eșantion, iar forțele subtile exercitate de lumină împing obiectul spre centrul fasciculului.
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare joi.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
Dar această tehnică are limitări: are probleme în captarea obiectelor mult mai mici decât lungimea de undă a luminii laser de câteva sute de nanometri. Dacă oamenii de știință doresc să cerceteze curiozități biologice mai mici, cum ar fi proteinele, trebuie fie să mărească puterea laserului (care poate supraîncălzi mostrele) fie să legă probele de obiecte mai mari (care ar putea determina specimenele să se comporte diferit decât ar face-o singure).
Romain Quidant, un fizician în nano-optică la Institutul de Științe Fotonice din Barcelona, este unul dintre mulți cercetători care lucrează la modalități de a depăși limitarea dimensiunii pensetelor optice. În 2009, el și grupul său au propus o tehnică de pensetă bazată pe plasmonică, studiul luminii care interacționează cu componentele materiei care sunt mai mici decât lungimea de undă a acesteia (SN: 11/7/09, str. 26). Cercetătorii au descoperit că electronii care înoată în metale precum aurul pot acționa colectiv ca o lentilă de dimensiuni nanometrice pentru a focaliza lumina în spații mici.
Acum, Quidant și echipa sa au pus această idee în practică cu un instrument alcătuit dintr-o fibră optică atașată la un motor. Au înclinat vârful fibrei și au atașat o peliculă subțire de aur cu o lățime între 130 și 180 de nanometri, în formă de papion. Apoi au strălucit un laser prin fibră și vârful ei personalizat într-un rezervor de apă presărat cu mărgele de plastic de 50 de nanometri în diametru. „Margele nu pot fi prinse cu pensete convenționale”, spune Quidant.
Abonați-vă la Știri științifice
Primiți jurnalism științific excelent, de la cea mai de încredere sursă, livrat la ușa dumneavoastră.
Într-un studiu publicat pe 2 martie în Nanotehnologia naturii, echipa lui Quidant raportează că lumina laser super-focalizată a prins mărgele individuale câteva minute la un moment dat. Când o mărgele a încercat să se strecoare, lumina a împins mărgeaua înapoi în loc. Odată ce cercetătorii au prins o mărgele, au folosit motorul pentru a deplasa fibra și, astfel, șiragul, în toate direcțiile: de la stânga la dreapta, înainte și înapoi, chiar în sus și în jos.
În timp ce aceste pensete laser ar putea fi utile pentru toate tipurile de nanotehnologie, Jones spune că sunt cele mai promițătoare pentru biologie. Laserul necesită doar câțiva miliwați de putere – cam la fel de mult ca un pointer laser – minimizând riscul ca mostrele să absoarbă energia laserului și să se supraîncălzească. Jones își imaginează biologii care apucă viruși și îi lipesc pe o celulă pentru a-i urmări atacând. „Ați putea pune aceste particule exact acolo unde doriți”, spune el.
Nota editorului: această poveste a fost actualizată pe 11 martie 2014, pentru a corecta dimensiunea găurii în formă de papion și puterea necesară laserului.