Genom att utnyttja en speciell egenskap hos ljusdiffraktion vid gränsytan mellan ett glas och en vätska, forskare har visat den första optiska pincett som kan fånga partiklar i nanoskala.

Optisk pincett är en snabbt växande teknik, och har öppnat upp en mängd olika forskningsapplikationer de senaste åren. Enheterna fungerar genom att fånga partiklar vid brännpunkterna för hårt fokuserade laserstrålar, tillåta forskare att manipulera föremålen utan någon fysisk kontakt. Än så länge, optisk pincett har använts för att begränsa föremål bara mikrometer tvärs över - men det finns nu en växande önskan bland forskare att utöka tekniken till partiklar i nanometerskala. I ny forskning publicerad i EPJ E , Janine Emile och Olivier Emile vid universitetet i Rennes, Frankrike, demonstrera en ny pincettdesign, vilket gjorde det möjligt för dem att fånga fluorescerande partiklar bara 200 nanometer i diameter för första gången.

Om det görs tillgängligt för utbredd användning, optiska fällor i nanoskala skulle kunna användas för experimentella procedurer som kräver extrema grader av precision - inklusive direkta mätningar av krafter i nanoskala, förändringar av cellmembran, och manipulationer av virus och DNA-strängar. Emile och Emiles design var baserad på "Arago-fläckar":ljusa ljuspunkter som bildas i mitten av cirkulära skuggor, när ljuset diffrakterar runt föremålen som skapar dem. Dessutom, de förlitade sig på principen om "total intern reflektion" – där ljusstrålar som träffar ett glas-vätskegränssnitt i precis rätt vinkel reflekteras perfekt.

I experimentet, duon avfyrade en perfekt inriktad laserstråle mot gränssnittet mellan en glasplatta, och en vätska som innehåller suspenderade fluorescerande nanopartiklar; med en ogenomskinlig cirkulär skiva som delvis blockerar dess väg. Den resulterande Arago-fläcken återspeglades sedan helt i gränssnittet, skapade en exponentiellt blekande våg som rann ut från platsen i alla riktningar. Till sist, suspenderade nanopartiklar kan placeras inuti denna munkformade våg, och exciteras av en separat laser för att själva avge ljus. De resulterande krafterna från dessa ljusvågor gjorde att partiklarna blev tätt instängda vid Arago-platsen. Med ytterligare förbättringar av denna inställning, optisk pincett i nanoskala kan snart öppna nya möjligheter för forskning, inom områden som sträcker sig från medicin till kvantdatorer.