新一代光镊——全息光镊
光镊技术在分子生物学、胶体科学、实验原子物理等领域中具有极其重要的作用,光镊本身也不断发展并产生许多衍生光镊技术。
全息光镊的特点是可以自由控制多个粒子,使得粒子的融合、吸附以及粒子间或粒子与表面的相互作用研究得到简化。如将病毒植入细胞或将精子植入卵细胞,以及用多功能的小球和表面探测分子间结合力等。通过观察光阱中物体的行为,还可以对物体或周围环境的特性进行精确的测量。多光阱可以在单分子及细胞膜与流体界面拉伸或弯曲材料。这类实验可以获取许多系统中弹性模量、表面能以及吸附力等信息,同时简化了微观尺度机械特性的研究。全息光镊可以用来组装特定的结构。使用荧光或者反射光照明,能够在透明基底或电极上观察和定位特定的材料。全息光镊可以将许多具有新的物理或光学特性的材料组织在三维空间。潜在的应用是构建光子晶体带隙材料、制作生物或纳米尺度的电子元件以及在电极上沉积不同的材料以便测量他们的电学特性。2007 年,美国的科学家利用红外光形成的光镊在硅片上控制微粒的运动,他们通过选择合适厚度和掺杂浓度的硅片,使之透过红外光进而能够被CCD探测。这项技术突破了传统的在液相中捕获粒子的瓶颈。若将全息光镊技术与之结合,则可以在特定的固体表面组装一些有意义的结构。 特别要指出的是,在全息光镊发明之前,光镊技术主要侧重在单粒子的基础研究方面,全息光镊在对多粒子操控方面的优势,为光镊技术走向实用化、规模工业生产打开了新局面。 产品举例 目前市面上商用光镊系统大多采用声光偏转器(AOD),Meadowlark(BNS)公司的全息光镊系统CUBE是仅有的商用全息光镊系统。其结构示意图如下: 与其他采用声光偏转器(AOD)的光镊相比,Meadowlark(BNS)公司的全息光镊系统CUBE具有以下特点: |
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