光镊夹捉得住纳米级物体
光镊夹(optical tweezer)通常只能捕捉与光波长尺寸相当的微米级物体，但最近西班牙与澳大利亚的科学家却制作出一种光学纳米镊夹(optical nanotweezer)，并成功地用它来捕捉及移动仅几十纳米大的物体。这套新工具能捉住病毒等微小物体而不会破坏它们，而且能在生物兼容的介质(例如水)中操作，未来可望应用在各种领域，从协助科学家了解疾病背后的机制，到组合微小的机械。 w;V+)r?w
[attachment=55135] ?xz Dz
控制个别分子在医学中是极为关键技术，例如研究疾病起源时通常需要操控病毒或大型蛋白质；而能精准置放微小物体(如碳纳米管)在分子马达等纳米科技的发展中也占有核心的地位。传统光镊夹的精准度受制于衍射极限(diffraction limit)，以可见光来说约是300 nm，所以只能对付微米级物体。 p~Mw^SN'
nb U?:=P
然而，近场光波不受衍射极限的约束。近场光波只存在于发光区附近，随着距离快速衰减。1990年代有科学家建议利用近场扫描光学显微镜(near-field scanning optical microscope, NSOM)来捕捉及操控纳米级物体。NSOM是以探针上直径几十纳米的孔径在物体上方几纳米处扫描，来撷取近场光。 | <- t
+(## B pC
要将NSOM变成光镊夹，必须让激光通过孔径在近场范围聚焦于一点。在焦点中，光场强度的梯度会将微小物体拖往电场最强的焦点中心，原理与统光镊夹一样，问题是汇聚在显微镜探针尖端的光场太强，会破坏对热敏感的样品，甚至伤及针尖本身。 {tF)%>\#
ZgL ]ex
最近，巴赛隆那光电科学研究所(Institute of Photonic Sciences)的Romain Quidant等人证明只要采用强度低很多的光，就能捕捉操控微小物体。该团队的实验装置包含直径1 m的光纤，尖端有宽85 nm的领结状开口。他们采用新的自感反作用(self-induced back action)捕捉术，这种根据样品行为实时调整局部场强度的技术让他们得以降低光强度。 _S6SCSF c
z6bI v }
该团队以功率可在2-5 mW范围内调整的近场激光，来操控水中粒径为50 nm的聚苯乙烯微粒达30分钟。Quidant表示，他们看好这项技术能成为纳米科学中用来非侵入式操控纳米物体所的需通用工具。
|