3.4.   Лазерное наноманипулирование

Сфокусированный лазерный луч может служить эффективным средством для манипулирования объектами малых размеров из диэлектрических материалов. Соответствующие устройства, действие которых основано на использовании данной способности луча лазера, называются лазерными (оптическими) пинцетами или лазерными (оптическими) ловушками. С помощью лазерного пинцета можно захватывать и перемещать атомы, молекулы и мелкие частицы размером от 10 нм до 10 мкм и собирать из них различные структуры. Впервые лазерный пинцет был продемонстрирован в 1986 году американскими исследователями из научного центра «Bell Labs».

Рис. 3.9. Схема оптического пинцета

Луч лазера, проходя через линзу, фокусируется в пятно в плоскости образца (рис.3.9). Это пятно, т.е. наиболее узкая часть луча и играет роль пинцета (ловушки), в области которой диэлектрические объекты благодаря индуцированному в них дипольному моменту притягиваются к центру луча под влиянием так называемых градиентных сил электрического поля излучения, действие которых на объект подобно действию сил пружины (рис. 3.10). Применяя специальные линзы, можно формировать лазерные лучи с особыми свойствами, благодаря чему становится возможным не только захватывать и перемещать объекты, но также вращать их.

Рис. 3.10. Принцип действия лазерного пинцета

Использование лазерных пинцетов особенно эффективно для решения задач биологии и медицины в качестве идеального стерильного манипулятора. Лазерные пинцеты применяются в биотехнологических лабораториях для манипуляций над живыми клетками и даже одиночными нитями ДНК. С их помощью производится сортировка клеток организмов по различным свойствам, пересадка генов в клетки, искусственное оплодотворение в пробирке. Лазерные пинцеты также могут использоваться в качестве

точного инструмента для создания микронанодеталей, сборки из них механизмов и приведения их в движение.