För att få extremt högupplösta bilder avgörande för att studera nytt material, mikrober, och mer, forskare bygger ofta mikroskop baserade på optiska virvlar. Att bilda dessa små tornado av ljus görs med hjälp av kvarts eller flytande kristaller. Dock, att använda konventionella material för mikroskop har sina gränser. När kraften i den optiska virveln ökar, materialet brinner bokstavligen upp och förstörs. För att producera de optiska virvlarna, forskare behövde ett bättre tillvägagångssätt. De kom på ett sätt att göra optiska virvlar med 1000 gånger mer effekt än tidigare metoder. Deras design använder stark, ouniforma magnetfält för att kontrollera plasma, eller joniserade gaser, för att skapa virvlarna.

Det nya tillvägagångssättet, känd som en plasma-q-platta, kommer att revolutionera källor för att generera optiska virvlar. Arbetet kommer att påverka ett brett spektrum av applikationer. Till exempel, den nya metoden kan leda till superupplöst mikroskopi. Det kan öka bandbredden för optisk fiber och millimetervåg trådlös kommunikation. Också, det nya tillvägagångssättet skulle kunna gynna kvantkommunikation med oförstörbar kryptering.

Ljus är en resande våg av elektriska och magnetiska fält. Vi vet alla att när en sten kastas i en damm, vågfronterna bildar koncentriska cirklar. För en laserstråle av ljus som rör sig enhetligt i en riktning, vågfronterna bildar parallella ark med en centralt toppad intensitetsprofil. Det finns en annan speciell typ av ljusstråle, kallas en optisk virvel, vars vågfronter vrider och roterar när det passerar genom rymden. En optisk virvel har roterande vågfronter och en ihålig intensitetsprofil. Denna virvel kan fälla, rotera, och "kontrollera" mikroskopiska partiklar eller droppar, fungerar därigenom som en "optisk skiftnyckel" som förbättrar kontrollflexibiliteten för den "optiska pincetten" som kan fånga partiklar. Utvecklingen av denna metod för kylning och fångst av partiklar vann Nobelpriset i fysik 1997. Superupplösta mikroskop, med upplösningar mindre än ljusets diffraktionsgräns, kan också byggas med optiska virvlar (se 2014 års Nobelpris i kemi).

Lågintensiva optiska virvlar kan bildas med hjälp av dubbelbrytande material, såsom kvarts eller flytande kristall, som delar ljus i parallella och vinkelräta "polarisationer". Dock, att använda konventionella material för mikroskop har sina begränsningar. När intensiteten (effekten) hos den optiska virveln ökar, materialet brinner bokstavligen. För att producera kraftfulla optiska virvlar, ett team använde ett plasmamedium. Uppgiften att skapa den nödvändiga strukturen i plasma är utmanande eftersom plasma i sig är ostrukturerat. Teamets tillvägagångssätt kringgår svårigheten att skapa struktur genom att införa anisotropi genom ett magnetfält. Teamet bestämde att en icke-vridande laserstråle, efter förökning genom magnetiserad plasma, kan omvandlas till en optisk virvel. De magnetiserade plasmaerna kan manipulera laservågfronten och direkt konvertera en högintensiv Gauss-stråle, säg på en terahertz, i en vriden balk med hög effektivitet.