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Que são pinça óptica?

Em 2018, Arthur Ashkin foi concedido o prémio nobel para seu trabalho que descreve as “ferramentas feitas da luz”. Isto refere a pinça óptica, que são os instrumentos que usam um raio laser altamente focalizado ao ` fixam para baixo' ou imobilizam, usando uma força física, um objeto microscópico.

Os objetos microscópicos podem igualmente ser movidos usando este fenômeno. Neste campo, são vistos como a pinça que opera aproximadamente da mesma maneira a variedade macroscópica convencional. Os Bioscientists podem usar estas ferramentas para explorar macromoléculas biológicas no micronível.

Isto permitiu avanços consideráveis no conhecimento da estrutura e do movimento macromoleculares. Foi executado igualmente conjuntamente com outras técnicas tais como a espectroscopia de Raman, que permite a identificação de pilhas saudáveis ou cancerígenos.

Explorando fotão usando lasers para produzir a pinça

A pinça óptica é sabida igualmente como armadilhas ópticas. Exploram o fenômeno da luz que exerce a força na matéria. As partículas dieléctricas, que são os isoladores elétricos que podem ser polarizados por um campo elétrico, são atraídas a e guardaradas à proximidade de um raio laser altamente focalizado, isto é a armadilha.

Os fotão que compreendem o feixe luminoso cada um levam o impulso, e conseqüentemente exercem colectivamente a força. Um inclinação de campo elétrico resultante é produzido igualmente, que seja forte bastante guardarar a partícula dieléctrica em uma posição. Estas armadilhas podem ser manipuladas de modo que não interfiram com o movimento produzido por únicas moléculas.

Pinça óptica

Estas partículas dieléctricas são tipicamente grânulos feitos do poliestireno ou do silicone, μm ∼1 no diâmetro. As macromoléculas ou os grânulos biológicos tornam-se atraídas ao campo elétrico gerado pelos fotão da luz. Permanecem nesta posição, permitindo que as observações sejam feitas.

A força e os movimentos que são envolvidos na interacção entre o grânulo e a molécula partnering podem ser medidos ou manipulado movendo a armadilha. Na teoria, o mesmo tipo de experiência pode ser executado com os microscópios atômicos da força (AFMs) ou os microneedles, contudo, estas pontas de prova mostram muito menos conformidade e não permitirão a geração da força por únicas moléculas de ser detectados.

Aplicações da pinça óptica

A pinça óptica é usada extensamente na física, na química, e na biologia. São especialmente úteis em únicos estudos da molécula. A primeira aplicação documentada de armadilhas ópticas nos anos 70 estava na caça com armadilhas dos vírus e das bactérias. Isto exigiu a manipulação cuidadosa do comprimento de onda prender pilhas bacterianas. Baseado neste trabalho, os pesquisadores sucederam em prender tipos diferentes da pilha, tais como algas verdes, amebas, e outros protozoa.

A pesquisa de abertura de caminhos por Ashkin demonstrou e outros que um raio laser alto-focalizado gerado usando um microscópio poderia atrair partículas para ele, e desloca subseqüentemente o posicionamento da partícula devido a sua atracção ao ponto de foco do laser.

Este campo da biofísica tirou proveito extremamente do uso da pinça óptica. podem ser usados para classificar pilhas saudáveis, identificam pilhas cancerígenos, e medem movimentos do nanoscale de objetos prendidos e das forças que exercem. Isto ajudou em explicar como os motores moleculars, que geram o movimento em organismos e nos organelles microscópicos, função.

Os motores moleculars caracterizam extensamente na biologia, na contracção muscular e na geração de ATP nas mitocôndria, por exemplo. As aplicações novas da pinça óptica incluíram a medição do mecânico uma propriedade elástica das moléculas biológicas chaves tais como o ADN.

O trabalho de Ashkin compreendeu um meio do prémio nobel 2018 na física, com o trabalho de Gérard Mourou e Donna Strickland que está sendo concedido comum para sua revelação do ` chilrou amplificação do pulso' (CPA). O CPA descreve um método para produzir curto, pulsos do laser da alta intensidade.

Antes deste trabalho, a produção de pulsos ultra-rápidos tinha sido entravada pela tecnologia limitada do tempo. A geração de altas intensidade era impossível devido ao dano causado ao amplificador. Com a descoberta do CPA, a intensidade do laser podia aproximadamente ser dobrada.

A técnica estica excepcionalmente uma pulsação de luz curto despedida de um laser, que reduza sua potência máxima. O pulso esticado é amplificado então antes de ser comprimida a seu valor inicial, tendo por resultado uma intensidade dramàtica aumentada do laser. Os pulsos resultantes do laser são incredibly breves e muito afiados, uma propriedade que seja desejável na cirurgia do olho do laser corrigir a miopia

A pinça óptica é uma ferramenta técnica que utilize o fenômeno da caça com armadilhas óptica. Isto permite a manipulação de objetos pequenos no nível do microscale. Especificamente, um raio laser firmemente focalizado é, de facto, a armadilha óptica. Todo o objeto à proximidade do ponto de foco experimenta uma interacção das forças atractivas e repulsivos que culminam para produzir uma força fixando.

A produção de uma armadilha tão óptica exige diversas circunstâncias. Estes incluem uma absorção fraca no comprimento de onda em que a caça com armadilhas ocorre, em um R.I. que ultrapasse o R.I. do media circunvizinho, e na transparência parcial. A armadilha óptica, devido a suas limitações, foi adaptada usando a pinça óptica, que não prendem directamente o objeto próprio. Em lugar de, operam-se como uma ponta de prova, um punho, ou um marcador.

Fontes

  • K. Schakenraad, A.S. Biebricher, M. Sebregts, B. dez Bensel, E.J.G. Peterman, G.J.L. Wuite, I. Heller, C. Tempestade, e P. camionete der Schoot, de “ADN Hyperstretching,” Nat. Commun. 8, 2197 (2017).
  • A. Ashkin, J.M. Dziedzic, J.E. Bjorkholm, e Steven Chu, “observação de uma armadilha óptica da força do inclinação do único-feixe para partículas dieléctricas,” optam. Lett. 11, 288 (1986).
  • A. Ashkin, Karin Schütze, J.M. Dziedzic, U. Euteneuer, e M. Schliwa, da “geração força de transporte do organelle mediram in vivo por uma armadilha infravermelha do laser,” a natureza 348, 346 (1990).
  • D. Strickland e G Mourou, “compressão de pulsos ópticos chilrados amplificados,” opta. Commun. 56, 219 (1985).

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Last Updated: May 30, 2019

Hidaya Aliouche

Written by

Hidaya Aliouche

Hidaya is a science communications enthusiast who has recently graduated and is embarking on a career in the science and medical copywriting. She has a B.Sc. in Biochemistry from The University of Manchester. She is passionate about writing and is particularly interested in microbiology, immunology, and biochemistry.

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