光镊optical tweezers利用光来操纵小到单个原子的微观物体。来自聚焦激光束的辐射压力能够捕获小颗粒。在生物科学中,这些仪器已被用于施加皮牛pN范围内的力,并实现尺寸从10 nm到超过100 mm的物体的nm范围内的位移。它是如何工作的?光学陷阱的最基本形式如上图所示。激光束由...
光镊通常采用高度聚焦的高斯光束进行对象捕获,多个对象就需要多个独立可控的激光器配合使用。将光学系统和多粒子捕获的设备相结合叫做全息光镊。目前,全息光镊可以实现动态光学操控。 生物系统的研究要求光镊实现动态控制,这可以通过快速扫描设备(声光...
经过30多年的稳步发展,2018年这一技术再次引起轰动,Arthur Ashkin因其在“光镊及其在生物系统中的应用”方面的开创性工作而获得了诺贝尔物理学奖。 伴随研究的深入和技术的发展,光镊技术的研究范围由最初的微米小球拓展到原子和纳米级别,捕获物体的形状由球拓展到棒...
光镊综述 现代光学显微技术发展迅速,超分辨光学显微成像技术分辨率已达到了纳米级别,为生物医学等领域的发展提供了强有力的工具。但是对于微观尺度的研究来说,除了“看得清”,还需要“摸得着”,而光镊就是那只“摸得着”微观粒子的“手”。迄今为止,与光镊技术相关的工作已...
光镊在生物学领域有广泛应用。一个重要的原因是它为生物学家提供了一只“微观手”去操控生物体,像光学显微镜技术一样具有低侵入性。另外,光镊可获得的长度、时间和力学尺度在生物学上从单细胞到单分子水平是具有相关性的。 1987年,Ashkin发表了光镊在生物学中应用的第一篇文...
光学镊子(Optical Tweezer 以下简称光镊)就是建立在光辐射压原理上的,它是利用激光与物质间进行动量传递时产生力学效应形成的一种三维光学势阱亦称单光束粒子阱。当一束激光作用于透明粒子时,如果粒子的折射率大于周围介质的折射率,梯度力会把粒子推向光场的最强处(轴心),从而实现对目标物的捕获。 图源:the ...
光镊光场的理论 光镊是由强会聚的激光束形成的光学势阱, 研究微粒在光阱中受到的光阱力的理论模型有几何光学(RO)近似模型和电磁(EM)模型。RO 模型理论适用于几何尺寸大于波长的微粒, 计算较简单, 作为一种近似方法其计算结果对实验具有参考价值。RO 模型广泛应用于光阱力大小的计算, 研究光束发散特性对光学悬浮...
可以用于“抓取”病毒的工具:光镊 “众所周知,病毒、细菌的尺寸极小,要想观察和研究它们就需要借助精密的实验仪器,物理学的发展与进步则为这些实验仪器的发明奠定了重要根基。图1. 电子显微镜图像显示在细胞中生长的新型冠状病毒 从13世纪末人们利用放大镜(放大倍数3-5倍)观察物体、17世纪列文虎克制造光学...
对应地,表面等离激元光镊也可分为结构型和全光调控型表面等离激元光镊,两类光镊技术互为补充,极大地扩展了光镊技术的应用领域。 2.1结构型表面等离激光光镊 微纳金属结构表面会激发不同的局域表面等离激元场,通过设计合适的金属纳米结构,可...