موچین نوری

کشف پراکندگی نوری و نیروهای گرادیان روی ذرات با اندازه میکرون برای اولین بار در سال 1970 توسط آرتور اشکین ، دانشمندی که در آزمایشگاه های بل کار می کنند ، گزارش شده است.  سالها بعد ، اشکین و همکاران اولین مشاهده از آنچه را که امروزه به عنوان موچین نوری مورد استفاده قرار می گیرند گزارش دادند: یک پرتوی محکم از نور که ​​قادر به نگه داشتن ذرات میکروسکوپی در سه بعد پایدار است. در سال 2018 ، برای این پیشرفت ، اشکین جایزه نوبل فیزیک دریافت کرد.

  

استیون چو ، یکی از نویسندگان این مقاله اصلی در سال 1986 ، از موچین نوری در کارهای خنک کننده و به دام انداختن اتم های خنثی استفاده کرد. این تحقیق چو جایزه نوبل فیزیک 1997 به همراه کلود کوهن تانودجی و ویلیام دی فیلیپس را به دست آورد.  استیون چو در مصاحبه ای ، توضیح داد که چگونه اشکین نخستین بار از نور پیمایی نوری به عنوان روشی برای به دام انداختن اتمها استفاده کرده بود. اشکین توانست ذرات بزرگتر (قطر 10 تا 10،000 نانومتر) را به دام بیندازد اما به چو افتاد که این تکنیک ها را به دام انداختن اتم های خنثی (قطر 0.1 نانومتر) با استفاده از نور لیزر رزونانس و یک تله گرادیان مغناطیسی (به مگنت مغناطیس) بکشاند. دام نوری).

در اواخر دهه 1980 ، آرتور اشکین و جوزف ام دیزدیچ اولین کاربرد این فناوری را در علوم زیست شناختی نشان دادند و با استفاده از آن می توانست ویروس موزائیک تنباکو فردی و باکتری اشرشیا کولی را به دام بیندازد. در طول دهه 1990 و پس از آن ، محققانی مانند کارلوس بوستامانته ، جیمز اسپودیچ و استیون بلاک در توصیف موتورهای بیولوژیکی در مقیاس مولکولی پیشگام استفاده از طیف سنجی نیرو از دام نوری شدند. این موتورهای مولکولی در زیست شناسی بسیار فراگیر هستند و وظیفه حرکت و عملکرد مکانیکی درون سلول را بر عهده دارند. تله های نوری به این بیوفیزیست ها اجازه می دهد نیروهای و پویایی موتورهای نانو را در سطح تک مولکولی مشاهده کنند. دام اسپکتروسکوپی نیروی نوری از آن زمان به درک بیشتر از ماهیت تصادفی این مولکولهای تولید نیروی منجر شده است.

موچین نوری در سایر زمینه های زیست شناسی نیز مفید بوده است. آنها در زیست شناسی مصنوعی برای ساختن شبکه های بافتی مانند سلول های مصنوعی ،  و فیوز کردن غشاهای مصنوعی در کنار هم به کار می روند  تا واکنشهای بیوشیمیایی را آغاز کنند.  در سال 2003 از تکنیک های موچین نوری در زمینه مرتب سازی سلول استفاده شد. با ایجاد یک الگوی شدت نوری بزرگ در ناحیه نمونه ، سلول ها را می توان با توجه به خصوصیات نوری ذاتی آنها طبقه بندی کرد.  از موچین نوری نیز برای بررسی اسکلت اسکلت ، اندازه گیری خصوصیات ویسکو الاستیک بیوپلیمرها ،  و مطالعه تحرک سلول استفاده شده است. یک سنجش بیو مولکولی که در آن خوشه های نانوذرات با پوشش لیگاند هر دو به صورت نوری به دام افتاده و پس از خوشه بندی ناشی از مولکول هدف در سال 2011 به دام افتاده و از طریق نوری تشخیص داده می شوند و در سال 2013 به صورت تجربی نشان داده شده است. 

اثر Kapitsa-Dirac که به طور موثری در طول 2001 نشان داده شده است ، از امواج ایستاده نور برای تأثیرگذاری بر پرتوی ذرات استفاده می کند.

محققان همچنین تلاش کرده اند که موچین نوری را از ابزارهای بزرگ و پیچیده به ابزارهای کوچکتر و ساده تر برای استفاده توسط افرادی که بودجه تحقیق کمتری دارند تبدیل کنند.