>>阿什金的“光之镊”
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亚瑟-阿什金自幼有个梦想:将光束作为工具,推动物体移动。在上世纪60年代的美剧《星际迷航》中,有一种光束可以在不触及物体--包括小行星--的情况下对其进行牵引。
达到以上的动能似乎有些超出想象,不过“光的能量”一直在我们身边,例如阳光。但由于阳光光束压力太小,除了热,我们没有任何挤压感。但是,这种压力是否足以推动极其微小的颗粒和原子呢?
答案是肯定的。越是微小的物体,就越容易被微小的力所撼动。例如,红血球、细菌一类人体细胞或者微生物等等都对光压非常敏感。来自光的微小压力可以让微小的物体在不受到积压破坏的前提下进行移动。
阿瑟-阿什金的“光学镊子”,就可通过激光束“手指”抓取颗粒、原子和分子,还能操纵病毒、细菌和其他活体细胞,并且在观察和操纵过程中不造成损伤。
光镊系统示意图,红色代表控制光路,蓝色代表照明光路,操纵室位于中间。我们知道激光的特性之一就是可以被汇聚到一个十分微小的光斑上,这是普通光源所无法实现的。对于所要操控的微小物体来说,这种激光束汇聚形成的强聚焦光斑会形成一个类似“陷阱”的机构(称为三维光学势阱),微粒将会被束缚在其中。
目前,光学镊子推动了无数实践应用的开发,使在不触碰研究对象的情况下,利用光学镊子对其进行观察、翻转、剪切、推动成为可能。如果数千个光学镊子同时发挥作用,可将健康细胞与感染细胞分离,这在对抗疟疾等疾病的过程中有广阔应用潜力。