مقدمه ای بر موچین نوری

این چیست؟

موچین های نوری از نور برای دستکاری اشیای میکروسکوپی به اندازه یک اتم کوچک استفاده می کنند. فشار تابش از یک پرتو لیزر متمرکز می تواند ذرات کوچک را به دام اندازد. در علوم زیست شناسی، این ابزارها برای اعمال نیرو در محدوده pN مورد استفاده قرار گرفته و برای جابجایی در محدوده nm از اندازه های 10 تا 100 میلی متر اندازه گیری شده اند.

چگونه کار می کند؟

پایه ای ترین شکل یک تله نوری در بالا نشان داده شده است. پرتو لیزر با یک هدف میکروسکوپ با کیفیت بالا به یک نقطه در هواپیما نمونه متمرکز شده است. این نقطه یک "تله اپتیک" ایجاد می کند که قادر به نگهداری یک ذره کوچک در مرکز آن است. نیروهایی که از این ذره احساس می شود، شامل پراکندگی نور و نیروی گرادیان به دلیل تعامل ذره با نور است. با استفاده از اصلاح یک میکروسکوپ نوری استاندارد، اغلب میکروپروسسورهای اپتیکی ساخته می شوند. این ابزارها از ابزارهای ساده برای دستکاری اشیاء با اندازه های میکرون به دستگاه های پیچیده تحت کنترل کامپیوتر تکامل یافته است که می تواند جابجایی و نیرو را با دقت و دقت بالا اندازه گیری کند.

کاربردهای انبرک نوری

موچین های نوری برای غلبه بر کره های دی الکتریک، ویروس ها، باکتری ها، سلول های زنده، اندام های هوا، ذرات کوچک فلزات و حتی رشته های DNA مورد استفاده قرار می گیرند. برنامه های کاربردی شامل محصور شدن و سازمان (به عنوان مثال برای مرتب سازی سلول)، ردیابی حرکت (به عنوان مثال از باکتری ها)، کاربرد و اندازه گیری نیروهای کوچک و تغییر ساختارهای بزرگتر (مانند غشاهای سلولی). دو مورد اصلی از تله های نوری، مطالعه موتورهای مولکولی و خواص فیزیکی DNA است. در هر دو منطقه، یک نمونه بیولوژیکی به صورت یک میکرون شیشه ای یا پلی استایرن مهره ای متصل می شود که پس از آن به دام افتاده است. با اتصال یک موتور مولکولی تک (مانند کینزین، میوزین، RNA پلیمراز و غیره) به چنین مهره ای، ما قادر به بررسی خواص موتور مانند: آیا موتور گام های فردی است؟ اندازه گام چیست؟ موتور به چه مقدار نیرو می تواند تولید کند؟ به طور مشابه، با پیوستن دانه به انتهای تک قطعه DNA، آزمایشات کشش DNA را اندازه گیری کرده و همچنین نیروهایی که تحت آن DNA شکستن یا تحت یک انتقال فاز است.