Анонсирован оптический пинцет, закручивающий наночастицу вокруг своей оси

Использование двух световых пучков с круговой поляризацией в противоположном направлении позволяет получить в отдельной точке свет, давящий в направлении, перпендикулярном своему лучу!

Оптические пинцеты, широко применяемые в биологии для перемещения частиц путём давления на них при помощи излучаемых лазером фотонов, довольно эффективно двигают прозрачные объекты размером до нескольких микрометров в нужном исследователям направлении.

0ff.jpg Рис. 1. Наночастицы, находящиеся в оптической ловушке, под действием эдакого «фотонического» колеса (зелёное пятно) могут начать вращение вокруг своей оси в направлении распространения света. Когда ловушка откроется, частица на манер «закрученного» футбольного мяча унесётся прочь. (Здесь и ниже иллюстрации Peter Banzer / MPISL).

Однако сейчас для этого используются световые волны с угловым моментом, действующим вдоль направления их луча. Чтобы опробовать другой подход, физики из Германии поместили объект, подлежащий перемещению, между двумя двоякопреломляющими кристаллами.

Проходящий сквозь них лазерный луч может быть поляризован по-разному: «закручен» либо по часовой стрелке, либо против часовой. Одновременно используя оба кристалла (один — закручивающий световой пучок по часовой, а другой — вращающий тот же пучок против часовой стрелки), учёные получили луч, угловой момент которого перпендикулярен направлению распространения луча.

Для практической проверки этих свойств вновь открытого луча исследователи взяли золотую наносферу и измерили ею форму фокального пятна лазерного пучка. Она оказалось именно такой, как предсказывали теоретические выкладки, сделанные до начала эксперимента.

b6b.jpg Рис. 2. В световом пучке с круговой поляризацией вектор, представляющий электрическое поле световой волны (голубая стрелка), вращается по спирали в направлении распространения света. Когда два пучка с противоположной по направлению круговой поляризацией встречаются в фокальной точке, появляется свет с чисто перпендикулярным угловым моментом.

Чтобы иметь ещё более веские доказательства, физики готовятся применить «крутящийся» наподобие пропеллера угловой момент светового пучка для первого в истории вращения наночастицы вокруг собственной оси. Задача эта обычному оптическому пинцету с нормальным распространением световых волн не под силу.

«Если мы сначала ускорим частицы в оптической ловушке кругового типа, а затем откроем её… то сможем устроить своего рода гонки «дрифтеров» с участием наночастиц», — поясняет Герд Лейхс (Gerd Leuchs), директор Института света Общества Макса Планка, возглавляющий исследование.

Новый оптический пинцет пригодится не только в биологии, но и там, где вращение наночастиц необходимо для сборки сверхмалых конструкций, то есть при создании наносмешивателей и наномашин для лабораторных (а в будущем — и иных) целей.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.3 (16 votes)
Источник(и):

1. Институт света Общества Макса Планка

2. compulenta.ru