Lägessymmetri-bruten mekanism för att förbättra optiskt fångstbeteende. Kredit:Yuanhao Lou, Xiongjie Ning, Bei Wu, Yuanjie Pang
Optisk pincett använder ljus för att immobilisera mikroskopiska partiklar så små som en enda atom i 3D-rymden. Grundprincipen bakom en optisk pincett är momentumöverföringen mellan ljus och föremålet som hålls. Analogt med att vattnet trycker på en damm som blockerar bäcken, trycker ljuset på och drar till sig föremål som får ljuset att böjas. Denna så kallade optiska kraft kan utformas för att peka mot en viss punkt i rymden, där en partikel kommer att hållas. Faktum är att den optiska fångsttekniken hittills vunnit två Nobelpriser, ett 1997 för att hålla och kyla ner enstaka atomer, ett andra 2018 för att erbjuda biologer ett verktyg för att studera enskilda biomolekyler som DNA och proteiner.
Forskare under ledning av professor Yuanjie Pang vid Huazhong University of Science and Technology (HUST), Kina, är intresserade av användningen av fiberoptisk pincett, där ljus och partiklar manipuleras i spetsen av en optisk fiber. Denna teknik eliminerar kravet på konventionella, skrymmande, optiska tillbehör såsom mikroskop, linser och speglar. Deras idé är att börja med ett perfekt ringformigt symmetriskt ljusläge som endast kan sändas i den optiska fibern och inte kommer att läcka in i det omgivande utrymmet genom fiberspetsen, och har en partikel för att bryta lägessymmetrin och därigenom sprida ljus i utrymmet . På så sätt, genom att ändra ljusets symmetri och rörelsemängd, får partikeln en reaktiv kraft som håller fast den vid fiberspetsen.
Forskarna förutspår potentiella tillämpningar som att utföra ett in vivo-experiment som manipulerar enstaka biopartiklar genom att använda den fiberoptiska pincetten som ett endoskop i det inre av ett levande djur. Verket med titeln "Optical trapping using transverse electromagnetic (TEM)-like mode in a coaxial nanowaveguide" (publicerad den 6 december 2021) visades på omslaget till Frontiers of Optoelectronics .