Лазерный мир

Современные биотехнологии всё больше нуждаются в устройствах, способных перемещать в пространстве одиночные биомолекулы, клетки и другие микрообъекты. Первый такой прибор, лазерный оптический пинцет, был разработан группой американского физика Артура Ашкина ещё в 1986 году, и с каждым годом в этой области появляются всё новые и новые технические решения. Так, группа исследователей из Саратовского государственного технического университета и ОАО «НИИ-Тантал» предложила и сконструировала микроманипулятор, способный одновременно удерживать и перемещать до 7-ми микрочастиц.

Можно сказать, что путь к оптическому пинцету, или, используя более строгие термины, лазерному микроманипулятору, был открыт выдающимся российским физиком Петром Лебедевым в его опытах 1910 года по обнаружению давления световой волны. Именно сила этого давления втягивает поляризованные диэлектрические микрочастицы в область сфокусированного лазерного излучения. И, получается, позволяет перемещать их вслед за фокусом света.

В подобной системе для начального захвата частицы необходимо чрезвычайно точно совмещать положения фокуса и микрообъекта. Поэтому для упрощения захвата в конструкции манипуляторов используют аксиконы – оптические элементы, фокусирующие лазерное излучение не в точку, а в отрезок прямой линии длиной несколько миллиметров.

На роль аксиконов хорошо подходят зонные или голографические пластинки, регулярные структуры, формирующие в пространстве периодические оптические картины. И уже совсем недавно, в 2008 году, немецкая фирма HoloEye начала серийное производство фазовых модуляторов – аксиконов на основе ЖК-матрицы. Появилась возможность динамично изменять пространственные картины излучения, а значит, и собирать сложные микроструктуры.

На основе немецкого фазового модулятора и мощного инфракрасного лазера исследовательская группа во главе с Вилом Байбуриным как раз и разработала свою конструкцию оптического пинцета. В результате полученная система способна захватывать и перемещать до 5–7 микрообъектов одновременно. В этом и состоит её основное преимущество – промышленные зарубежные манипуляторы оперируют с каждой частицей отдельно. Такой прибор найдёт широкое применение в биофизике при изучении клеток. При этом наличие ЖК-матрицы позволяет независимо управлять расположением объектов без каких-либо механических вмешательств и получать сложные микроструктуры.

Петров Михаил
Информнаука: Материалы

Источник информации:
В. Б. Байбурин, Ю. П. Волков, С. Д. Спицин, А. В. Ляшенко «Голографический лазерный микроманипулятор». Гетеромагнитная микроэлектроника, вып. 2, 2011 год.

Источник: https://sdelanounas.ru/blogs/8417/