فوتونیک راه را برای دریافت جایزه نوبل هموار می کند

با آرتور اشکین ، ارتباط با فوتونیک آشکار است. در دهه 1960 ، فیزیکدان تجربی ، که در سال 1922 به دنیا آمد ، اولین آزمایش ها را در آزمایشگاه های بل انجام داد تا بتواند ذرات کوچک را با کمک فشار تابش جابجا کند. اولین انتشار وی با این موضوع ، شتاب و به دام افتادن ذرات با فشار تابش ، در سال 1970 چشم انداز موچین نوری را ارائه داد ، برای همین او هم اکنون جایزه نوبل دریافت کرد.   در آغاز ، اشکین با استفاده از ذرات دی الکتریک ، که قادر به حرکت در هوا و آب بود با کمک دو پرتوی لیزر مخالف ، آزمایش کرد. چندین مرحله میانی دنبال شده ، از جمله لیزر عمودی که ذرات در پرتو معلق در نقطه ای بودند که فشار تابش و نیروی گرانشی یکدیگر را متعادل می کند. در سال 1986 ، تیم وی موفق به ایجاد یک تله نوری نیروی گرادیان تک پرتو شد که به عنوان اولین موچین نوری شناخته می شود. اما کنجکاوی علمی وی به هیچ وجه راضی نبود. هدف او: استفاده از لیزر برای ایجاد سلولهای زنده و ویروسها بدون از بین بردن آنها ، که وی با تغییر از طول موجهای مادون قرمز به سبز دست یافت. این روزها ، تحقیقات بیولوژیکی بدون موچین نوری تقریبا غیرقابل تصور خواهد بود. آنها پروتئین ها ، موتورهای مولکولی ، DNA را برطرف می کنند و به دانشمندان بینش عمیقی درباره سلول های زنده می دهند.

پالس های لیزر با انرژی بالا ، فوق پرتقاطی

نیمی دیگر از جایزه نوبل فیزیک 2018 توسط Donna Strickland از کانادا و Gérard Mourou از فرانسه به منظور توسعه تقویت پالس chirped (CPA) - یک روش برای تولید پالس های لیزر بسیار کوتاه و فشرده تقسیم می شود. به بیان ساده تر: در حلق آویز ، پالس های بسیار کوتاه با کمک شبکه های نوری ، آینه ها یا منشور کشیده می شوند. این قدرت اوج آنها را کاهش می دهد و به تبع آن ، استرس روی ماده در تقویت بعدی در محیط لیزر. پالس های تقویت شده از طریق دستگاه نوری دیگری عبور می کنند که دوباره آنها را فشرده می کند. با این فشرده سازی نوری شدت پالس بطور قابل توجهی افزایش می یابد. از آنجا که این دو دانشمند در سال 1985 به موفقیت دست یافتند ، روند آنها بسیار رایج شده است - و در فرآیندهای ماشینکاری مواد صنعتی و همچنین در کاربردهای فیزیکی ، شیمیایی و پزشکی - هم در تحقیقات و هم در کارآزمایی ، رو به رشد است. دانشمندان لیزر مدت زمان پالس را به سمت قلمروهای جدید هدایت می کنند ، از femto (10-15) تا اتاق زیر شیروانی (10-18) ، تا zeptoseconds (10-21). قدرتها نیز در محدوده پتواات افزایش می یابند. یک پالس لیزر PW با کل خروجی حرارتی که Gulf Stream منتقل می کند مطابقت دارد.

دفاع ایمنی درون زا با سرطان مبارزه می کند

جیمز پی. آلیسون و تاسوکو هونجو پروتئین هایی را که باعث کند شدن و سرعت بخشیدن به سلول های T می شوند و برای دفاع از سیستم ایمنی بدن مهم هستند ، به طور مستقل شناسایی کردند. آلیسون نگاهی دقیق به CTLA-4 انداخت ، که می توانست آنتی بادی را که بخصوص برای این منظور ایجاد شده بود خاموش کند. ایده او این بود که اگر بتواند ترشح CTLA-4 سلول های T را رها کند ، دفاع ایمنی بدن بدن می تواند به تومورهای بدخیم حمله کند. آزمایش های اول تأثیر مخرب نشان داد. هونجو حتی در پروتئین ترمز PD-1 موفق شد بیماران مبتلا به سرطان متاستاز شده را در بدن خود بهبود بخشد. اگرچه فقط در چند جمله توصیف ساده به نظر می رسد ، اما این نتیجه سالها تحقیق با رویکردهای تحلیلی متفاوت است. علاوه بر معاینات میکروسکوپی بافت ، در برخی موارد با استفاده از رنگهای فلورسنت ، تحقیقات ایمنی درمانی به طور فزاینده ای بر روی فلوسیتومتری جریان در FACS (فلورسانس سلول فعال شده فلورسانس) متمرکز است. در این روش ، مولکول های فلورسنت به سلول ها لنگر می روند که سپس به تدریج با لیزرهایی با طول موج های مختلف هیجان زده می شوند. دستگاه ها می توانند بیش از 1000 سلول در ثانیه آنالیز کنند. نور ساطع شده نشانه ای از جمعیت سلول در نمونه ها را نشان می دهد. روشهای شناسایی آنتی بادی ، مانند ELISA (سنجش ایمنی متحرک وابسته به آنزیم) و ELISpot (سنجش ایمونوسپوت وابسته به آنزیم) همچنین بر اساس فتومتری ، آنالیزهای لومینسانس و ارزیابی های مبتنی بر دوربین انجام می شوند. به عبارت دیگر ، آنها از فناوری های فوتونیک استفاده می کنند.

جایزه نوبل شیمی سال 2018 توسط بیوشیمیست Frances H. Arnold به دلیل جستجوی مجدد وی در تکامل مستقیم آنزیم ها و جورج پی اسمیت و سر گرگوری پی وینتر به دلیل سهم خود در توسعه نمایشگر فاژ برای ایجاد آنتی بادی های مونوکلونال به اشتراک گذاشته شد. یک پایه کاملاً انسانی است ابزار دانشمندان شامل فرآیندهای مختلف طیف سنجی و واکنش زنجیره ای پلیمراز مبتنی بر فلورسانس (PCR) برای تقویت بطور ویژه DNA با جهش ها است. به عبارت دیگر ، فوتونیک ، که سالها است که تحقیق مقطعی را در سطح بالا انجام می دهد.