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  • 一种新的光镊技术可以克服高温危险

    作者:光行天下小萌新译 来源:物理学家组织网 时间:2021-06-26 22:19 阅读:1147 [投稿]
    光镊确实存在缺陷,用过热的热量损坏它们。研究人员发明了一种新的光镊技术来解决这个问题,这一开发可以打开已经备受推崇的工具,用于新型研究,并简化今天使用它们的过程。

    三年前,阿瑟·阿什金因发明光镊而获得诺贝尔奖,光镊使用高功率激光束形式的光来捕获和操纵粒子。尽管是几十年前创建的,但光学镊子仍然取得了重大突破,现在被广泛用于研究生物系统。

    但是,光镊确实存在缺陷。与激光束的长时间相互作用会改变分子和粒子,或因过热而损坏它们。

    德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发明了一种新的光镊技术来解决这个问题,这一发展可以将已经备受推崇的工具用于新型研究并简化当今使用它们的过程。


    光镊使用光捕获粒子进行分析,防止这些粒子过热。

    避免过热问题的突破来自两个概念的结合:使用由材料组成的基板,当光线照射到它们时(在这种情况下,激光);还有一个叫做热泳的概念,在这种现象中,移动的粒子通常会被吸引到较冷的环境中。

    较冷的材料会吸引颗粒,使它们更容易隔离,同时还能防止它们过热。通过解决热量问题,光镊可以更广泛地用于研究生物分子、DNA、疾病等。

    光学镊子有很多优点,但它们是有限的,因为每当光线捕获物体时,它们就会变热,发表在《科学进展》上的一篇新论文的通讯作者、沃克机械工程系的副教授郑跃兵说,我们的工具解决了这一关键挑战;我们没有加热被困物体,而是将它们控制在较低的温度。

    光镊和普通镊子做同样的事情——拿起小物体并操纵它们。然而,光镊的工作规模要小得多,并使用光来捕捉和移动物体。

    分析 DNA 是光镊的常见用途。但这样做需要将纳米尺寸的玻璃珠附着在颗粒上。然后为了移动粒子,激光照射在珠子上,而不是粒子本身,因为光的加热效应会损坏 DNA。

    当你被迫在这个过程中增加更多的步骤时,你会增加不确定性,因为现在你已经在生物系统中引入了可能影响它的其他东西,郑说。

    这种新的改进版光镊消除了这些额外的步骤。

    该团队的下一步包括开发自主控制系统,使未经专门培训的人更容易使用,并扩展镊子处理血液和尿液等生物液体的能力。他们正在努力将这一发现商业化。

    郑和他的团队的研究多种多样,但都集中在光及其与材料的相互作用上。由于对光的关注,他在研究中密切关注并使用了光镊。研究人员熟悉热泳,并希望他们可以用更冷的材料触发它,这实际上会将粒子吸引到激光上以简化分析。

    相关链接:https://phys.org/news/2021-06-optical-tweezer-technology-tweaked-dangers.html

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