新版“光学镊子”技术可减少对目标物体的光损伤

三年前，亚瑟·阿斯金（Arthur Ashkin）因发明“光学镊子”而获得诺贝尔奖，光学镊子使用高功率激光束形式的光来捕获和操纵粒子。尽管是在几十年前创造的，光学镊子仍然导致了重大的突破，今天被广泛用于研究生物系统。 &nEQ`3~F  
^\zf8kPti  
然而，光学镊子确实有缺陷。与激光束的长时间互动可能会改变分子和颗粒，或因过热而损坏它们。 4m
J[Wr
\y  

w0N8a%  
SRf.8j  
德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员创造了一种新版本的光学镊子技术，解决了这一问题，这一发展可以使已经受到高度重视的工具向新的研究类型开放，并简化今天使用它们的过程。 74q|FQ  
J`x!c9zg7  
避免这种过热问题的突破来自于两个概念的结合：使用由材料组成的基底，这些材料在光照到它们时被冷却（在这种情况下是激光）；以及一个被称为 "热电 "的概念，在这种现象中，移动的粒子通常会被引向一个较冷的环境。 _f5n t:-  
orzy&4  
较冷的材料吸引粒子，使它们更容易被隔离，同时也保护它们不被过热。通过解决热量问题，光学镊子可以更广泛地用于研究生物分子、DNA、疾病等。 X[up$<  
ykbTWp$Y4Z  
nI6[y)j  
《科学进展》上发表的一篇新论文的通讯作者、德克萨斯大学奥斯汀分校沃克机械工程系副教授Yuebing Zheng说：“光学镊子有很多优点，但它们有局限性，因为每当光线捕捉物体时，它们就会发热。我们的工具解决了这一关键挑战；我们没有加热被捕获的物体，而是将它们控制在一个较低的温度下。” wth*H$iF  
F
lQ(iv)P  
光学镊子与普通的镊子做同样的事情--拿起小物体并操纵它们。然而，光学镊子在更小的范围内工作，并使用光来捕捉和移动物体。分析DNA是光学镊子的一个常见用途。但这样做需要将纳米大小的玻璃珠附着在颗粒上。然后为了移动颗粒，激光照射在珠子上，而不是颗粒本身，因为DNA会被光的加热效应所破坏。 SH${\BKup  
D,Jyb0BW  
研究人员说：“当你被迫在这个过程中增加更多的步骤时，你就会增加不确定性，因为现在你已经在生物系统中引入了其他可能影响它的东西。” B'"RKs]  
\a}W{e=FNT  
O'} %Bjl  
这个新的和改进版本的光学镊子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，使其更容易被没有经过专门培训的人使用，并将镊子的能力扩展到处理生物液体，如血液和尿液。而且他们正在努力将这一发现商业化。 %1oG<s  
j? P=}_Ru  
该团队的研究有很多不同的内容，但都是围绕着光以及它如何与材料相互作用。由于这种对光的关注，他在研究中密切关注并使用光学镊子。研究人员熟悉热泳，并希望他们能用较冷的材料触发热泳，这实际上会将颗粒吸引到激光器上，以简化分析。 ^|0>&sTHOH  
jvfQG:F }  
相关链接：1.https://advances.sciencemag.org/content/7/26/eabh1101 R7xEE7p
 
*nh.&Mv|  
2.https://phys.org/news/2021-06-optical-tweezer-technology-tweaked-dangers.html