Российские учёные разработали оптический пинцет для микрообъектов

Первый в мире лазерный оптический пинцет был создан еще в 1986 году группой ученых из США под руководством Артура Ашкина. С тех пор подобная технология постоянно совершенствуется, и вот уже исследователями из России предложен новый пинцет, способный одновременно удерживать и перемещать до 7 микрочастиц. Разработка принадлежит ученым из Саратовского государственного технического университета и ОАО «НИИ-Тантал».

Так называемый лазерный микроманипулятор берет свое начало с открытия российского физика Петра Лебедева. В 1910 году он обнаружил давление у световой волны – именно эта сила втягивает поляризованные диэлектрические микрочастицы в область сфокусированного лазерного луча, и если перемещать луч, вместе с ним будут перемещаться и микрочастицы.

Для работы такой системы необходимо максимально точно совмещать положение фокуса и микрообъекта. Для упрощения этого захвата в технологии «пинцета» используются аксиконы – оптические элементы, способные фокусировать лазерное излучение не в точку, а в отрезок прямой линии несколько миллиметров в длину.

В качестве аксиконов могут быть успешно использованы зонные или голографические пластинки, которые представляют собой регулярные структуры, формирующие в пространстве периодические оптические картины. В 2008 году фирма HoloEye (Германия) начала серийный выпуск фазовых модуляторов – эта аксиконы на базе ЖК-матрицы. Вместе с этим появилась возможность динамично изменять пространственные картины излучения и собирать сложные микроструктуры.

Именно на основе этого немецкого устройства и мощного инфракрасного лазера группа исследователей во главе с Вилом Байбуриным и разработала свою технологию оптического пинцета. В итоге получилась система, которая может захватывать и перемещать в пространстве 5-7 микрообъектов, в чем она существенно превосходит свои западные аналоги, способные работать лишь с одной частицей в отдельности.

Такой прибор будет полезен в биофизике при изучении клеток. Причем наличие ЖК-матрицы делает возможным независимо управлять расположением объектов без каких-либо механических вмешательств и получать сложные микроструктуры.