ارائه دو تکنیک لیزر برنده جایزه نوبل فیزیک 2018

ارائه دو تکنیک لیزر برنده جایزه نوبل فیزیک 2018.

موچین های نوری چیست؟

موچین های نوری چیست؟

آرتور اشکین از ایالات متحده برای اختراع موچین های نوری که از فشار تابش یک پرتو متمرکز نور کوچک برای به دام انداختن اجسام بسیار کوچک استفاده می کند، جایزه نوبل را دریافت کرد.

موچین های او به محققان اجازه می دهد اشیا را بدون تماس با آنها بگیرند، برش دهند و در اطراف حرکت کنند، که منجر به کاربردهای بی شماری در بسیاری از زمینه های علم و پزشکی شده است.

ماسگریو گفت، برای مثال، از آنها برای به دام انداختن یک قطره آب برای مطالعه نحوه رفتار آنها در هنگام قرار گرفتن در ابر استفاده شده است، یا قطرات را از دستگاه تنفسی آسم می گیرند تا بفهمند که چگونه می تواند بهتر در داخل ریه ها پراکنده شود.

"ابزار ساخته شده از نور": برنده جایزه نوبل علم لیزر توضیح داده شده است

جرارد مورو فرانسوی یکی از سه محققی بود که برنده جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۸ برای اختراعات در زمینه فیزیک لیزر شد.

پس از اینکه سه دانشمند روز سه شنبه جایزه نوبل فیزیک را برای اکتشافات پیشگامانه ای که از قدرت لیزر استفاده می کنند، بردند، در اینجا چند واقعیت اساسی در مورد تحقیقات آنها آورده شده است.

لیزر چیست؟

به گفته ایان ماسگریو، رهبر گروه لیزر Vulcan در مرکز لیزر مرکزی بریتانیا، لیزرها درست مانند مشعل ها، اما دارای خواص ویژه هستند.

معمولاً وقتی نور از مشعل خارج می‌شود، روشن می‌شود - او آن را با بچه‌هایی مقایسه کرد که در جهات مختلف مدرسه را ترک می‌کنند و کت‌های مختلفی می‌پوشند.

او گفت، اما یک لیزر نور را متمرکز می کند، گویی همه بچه ها مجبور شده اند با یک یونیفرم یکسان راهپیمایی کنند.

او افزود که این تفاوت ناشی از حفره ای است که برای به دام انداختن و تنظیم نور قبل از تابش آن و همچنین نحوه تولید نور استفاده می شود.

به همین دلیل آکادمی سلطنتی علوم سوئد از برندگان نوبل روز سه شنبه به عنوان «ابزار ساخته شده از نور» استقبال کرد.

گروه آموزشی مهندس شکوفه ساتری

مبانی اساسی فوتونیک

مبانی اساسی برهمکنش نور-ماده

توموگرافی انسجام نوری

هولوگرافی اسکن نوری

میکروسکوپ چند فوتونی

تصویربرداری کلسیم از فعالیت عصبی

نانوسکوپی فلورسانس

میکروسکوپ غیر خطی منسجم

طیف سنجی رامان تک سلولی

اندومیکروسکوپی داخل حیاتی

نانوپلاسمونیک

نانو جراحی نوری درون سلولی

تشخیص بدون برچسب اجسام در مقیاس نانو با استفاده از پدیده تشدید

انتقال نوری سلول های پستانداران

موچین نوری

ترکیب میکروسکوپ نیروی اتمی و موچین نوری

ترکیب میکروسکوپ نیروی اتمی و موچین نوری ترجمه با مهندس شکوفه ساتری

AFM در چند دهه گذشته به عنوان ابزاری حیاتی برای اندازه‌گیری توپوگرافی و ویژگی‌های یک نمونه ظاهر شده است و توانایی خود را در طول سال‌ها به شدت گسترش داده است. موچین های نوری نیز سال هاست که وجود داشته اند و می توان از آنها برای دستکاری و اندازه گیری خواص مواد در سطح تک اتمی استفاده کرد. اکنون مشخص شده است که AFM را می توان با موچین های نوری ترکیب کرد تا اندازه گیری نیرو موثرتری در مطالعات بیولوژیکی انجام دهد. در این مقاله به بررسی این ترکیب می پردازیم.

AFM چیست؟

AFM که مخفف میکروسکوپ نیروی اتمی است، ابزاری است که از یک نوک تیز در انتهای یک کنسول برای ترسیم توپوگرافی یک سطح استفاده می‌کند. به طور اساسی، حالت های تصویربرداری مختلفی وجود دارد که برخی از آنها سطح را لمس می کنند و برخی روی نمونه شناور می شوند، و حرکت کنسول موقعیت نسبی اتم های یک سطح را امکان می دهد تا نقشه برداری شود. در حالی که AFM بیشتر برای نقشه برداری از توپوگرافی یک سطح شناخته شده است، بسیاری از حالت های مختلف در طول سال ها ظاهر شده اند که می توانند خواص الکتریکی، نوری و مکانیکی (در میان سایر ویژگی های فرعی) یک نمونه را اندازه گیری کنند. این یک تکنیک تصویربرداری قدرتمند است که می تواند با مواد مختلف مورد استفاده قرار گیرد، و تطبیق پذیری آن یکی از دلایل متعددی است که باعث شده است به ابزاری تبدیل شود که در طول سال ها بیشتر و بیشتر توسط دانشمندان مورد استفاده قرار گرفته است.

موچین های نوری چیست؟

موچین های نوری از نور برای دستکاری اجسام تا سطح تک اتمی استفاده می کنند. موچین های نوری با به دام انداختن اتم ها، ذرات یا موجودات میکروسکوپی کار می کنند و می توان از آنها برای استنباط خواص مکانیکی جسم گرفته شده استفاده کرد. موچین های نوری از نور لیزر برای به دام انداختن این اجسام استفاده می کنند و شکست و پراکندگی نور می تواند چیزهای زیادی در مورد نیرو و خواص مکانیکی جسم به دانشمندان بگوید. هنگامی که جسم به دام افتاد، از مرکز پرتو نور جابه جا می شود و این امکان کسر خواص نیروی جسم را فراهم می کند. در برخی موارد، موچین های نوری می توانند به طور مداوم اجسام میکروسکوپی را پس از جابجایی از مرکز، با کشیدن آنها به داخل به دام بیندازند و از این فرآیند می توان برای دستکاری و حرکت جسم استفاده کرد. در حالی که آنها در بسیاری از زمینه ها استفاده می شوند، در مطالعات بیولوژیکی کاربرد زیادی پیدا کرده اند.

هر دو موچین AFM و نوری را می توان با هم ترکیب کرد و این به عنوان OT/AFM شناخته می شود. این تکنیکی است که اندازه‌گیری نیروی سطحی و قابلیت‌های تصویربرداری میکروسکوپ نیروی اتمی را با توانایی اعمال و اندازه‌گیری کوچک‌ترین درجه نیرو در سه بعدی از طریق انبرک نوری ترکیب می‌کند. OT/AFM تکنیکی است که مانند موچین های نوری پتانسیل زیادی برای مطالعات بیولوژیکی دارد. بسیاری از حالت های AFM برای مطالعات بیولوژیکی مناسب نیستند، به غیر از حالت غیر تماسی، زیرا نوک به نمونه آسیب می رساند. از آنجایی که حالت تماس غیر فیزیکی نیرویی را بر روی نمونه اعمال نمی کند، به دست آوردن اندازه گیری نیرو را دشوارتر می کند، بنابراین OT/AFM به عنوان راهی برای رفع این نیاز ظاهر شده است.

در OT/AFM، موچین‌های نوری مولکول‌های بیولوژیکی را در یک یا دو انتها نگه می‌دارند در حالی که کنسول روی سطح زیست مولکول را اسکن می‌کند. هر دو اصل AFM و موچین نوری به طور همزمان استفاده می شوند و نور لیزر برای تله های نوری اغلب از طریق یک شی معکوس زیر نمونه مورد نظر تابیده می شود. این یک فرآیند هم افزایی تولید می کند که در آن ابزار AFM به عنوان یک سنسور نیرو و فضایی عمل می کند در حالی که موچین (های) نوری به عنوان دستکاری کننده عمل می کند.

این فرآیندی است که می تواند برای باز کردن زیپ فیبرها و DNA با به دام انداختن مولکول در یک انتها و اتصال مولکول دیگر به انتهای کنسول AFM که به مولکول فیبری می چسبد استفاده شود. این فرآیندی است که خواص مکانیکی الیاف و DNA را امکان پذیر می کند. زیپ مولکول را می توان با چرخاندن مولکول باز کرد یا الیاف زدایی کرد، و چون در یک انتها ثابت می ماند، سر دیگر آن باز می شود/باز می شود. تا آنجا که کاربردهای دیگر در مورد DNA وجود دارد، DNA با پروتئین‌های متصل می‌تواند در هر دو انتها بسته شود و با کانتیور اسکن شود تا ببیند پروتئین‌ها در کجای رشته DNA قرار دارند، و همچنین می‌توان دینامیک DNA-آنزیم را با به دام انداختن یک رشته از آن زیر نظر گرفت. مارپیچ DNA

OT/AFM همچنین می‌تواند روی سلول‌ها و برای تحریک پاسخ‌ها در سلول‌ها استفاده شود. OT/AFM می‌تواند برای اندازه‌گیری خواص مکانیکی سلول‌ها با اعمال نیرو و تصویربرداری از بازآرایی داخلی سلول، و همچنین برای اندازه‌گیری پاسخ سلولی، برهمکنش سلول-سلول، برهمکنش سلول-ماتریکس، پاسخ ایمنی، پاسخ عفونت استفاده شود. و جذب محیط های خارجی (مانند نانوذرات یا باکتری ها) به داخل سلول ها. موچین های نوری همچنین می توانند برای تحریک پاسخ های خاص با به دام انداختن سلول های خاص و مشاهده نحوه چسبیدن این سلول ها به مولکول های دیگر با اندازه گیری نیروی یک کنسول اصلاح شده مولکولی در حین کشیده شدن به سمت سلول به دام افتاده استفاده شوند.

موچین های نوری ساخته شده از نور لیزر ممکن است جذب و چرخش میکرو اشیاء بیولوژیکی

ما می توانیم کیفیت و طراوت میوه ها و سبزیجات را با انگشتانمان تست کنیم و حتی روبات های صنعتی برای سال ها با موفقیت در برنامه های لمسی انجام داده ایم.

اما چگونه می توان اشیا را با عرض یک موی سر انسان بچرخاند و چرخانده شود. دکتر الکساندر رهبر از گروه مهندسی مایکروویو از دانشگاه فرایبورگ و تیمش در حال حاضر در مورد این سوال در مجله Nature Communications منتشر شده است. کار آنها نشان می دهد که چند موچین نوری ساخته شده از نور لیزر بسیار متمرکز یک روز قادر به گرفتن خوشه های سلولی به صورت کنترل شده و چرخش آنها را در هر جهت مورد نظر می شود. این اجازه می دهد که اشیاء کوچک مانند تومورهای مینیاتوری به طور خاص تحت میکروسکوپ مورد مطالعه قرار گیرند.

انگشتان ساخته شده از نور لیزر

در آزمایشگاه، انگشتان دستگیره به به اصطلاح موچین های نوری متصل می شوند که از نور لیزر بسیار متمرکز تولید می شوند. مزیت متمایز از تیراندازان نور این است که، بر خلاف موچین های مکانیکی، آنها می توانند نیروها یا گله ها را حتی هنگام برداشتن از طریق اشیاء شفاف اعمال کنند.

موچین های نوری کامپیوتر هولوگرافی قادر به تمرکز پیکسل نور لیزر با پیکسل در پیکسل در تنظیمات دلخواه و ضرب شده برای سال ها برای کنترل موقعیت های چند انگشت انگشت نور به طور همزمان در فضای 3D استفاده شده است.

این روش در آزمایشگاه های تحقیقاتی تقریبا دو دهه وجود داشته است، اما قادر به اعمال نیروها و گشتاور بر روی اشیاء بزرگتر نیست، یعنی آنهایی که دارای قطر بزرگتر از حدود 1/10 میلیمتر هستند.

موچین ها با مشکلات مواجه می شوند، زیرا اشیاء بیش از حد بزرگ هستند و به طرز دلخواه به صورت دلخواه و پایدار در یک محلول آبی چرخانده می شوند، زیرا موچین های نوری به اندازه کافی قوی نیستند و یا موفق به پیدا کردن یک موقعیت خوب می شوند و بنابراین لغزش می کنند. به طرز قابل ملاحظه ای، دلیل اینکه آنها نتوانستند بهترین موقعیت را پیدا کنند، به این دلیل است که آنها به هیچ وجه به دنبال آن نیستند، اما به طور کورکورانه دستگیر می شوند، با تکیه بر توانایی محققان تلاش برای قرار دادن موچین های نوری.

مفهوم موچین نوری غیر کور

Rohrbach توضیح می دهد. " "ما اشیاء مختلفی را با چشم هایمان می بینیم، زیرا نور خورشید یا نور داخلی بر روی آنها پراکنده شده و بر روی شبکیه ما بازتولید شده است." موچین های لیزری می توانند از طریق اشیاء شفاف عبور کنند. با این حال، اشیاء تحقیقاتی بیولوژیک دانشمندان تحت میکروسکوپ مطالعه می کنند، مانند خوشه های سلولی مانند تومورهای کوچک یا جنین های کوچک پرواز، کاملا شفاف نیستند، بلکه مانند شیشه های مات شده در یک پنجره حمام رفتار می کنند، جایی که نور پس از انتقال پخش می شود و بنابراین تجزیه و تحلیل دشوار است .

مفهوم جدید برای دیدن جایی که موچین ها رسیدن به آن است، تجزیه و تحلیل نور پراکنده پراکنده پراکنده در یک دوربین سریع پشت شی، که به عنوان یک سیگنال بازخورد عمل می کند. نامتقارن تر از نقاط نور از نورپردازی های نور فردی در دوربین، بیشتر نور در فوکوس پراکنده است، منجر به تغییر بیشتر در شاخص انکسار در نقطه مربوطه در جسم می شود.

اینها نقاطی هستند که در آن موچین های نوری می توانند به طور موثر در جسم قرار گیرند. از لحاظ فیزیک، یک تغییر محلی در قطبش ماده منجر به افزایش نیروی دیپول نوری می شود.

به گفته Rohrbach، چیز شگفت انگیزی در مورد اصل موضع گیری بهترین موقعیت جابجایی این است که پراکندگی نور - یعنی تغییر در حرکت - به طور مستقیم به طور مستقیم در تمرکز لیزر بسیار قوی تر از آن است که در مقابل یا پشت تمرکز بسیار قوی تر است. هر یک از تقریبا پنج تا ده موچین نوری باید بهترین موقعیت را بر اساس نور پراکنده به منظور چرخش جسم در جهت های مختلف احساس کند.

اگر یکی از موچین بیش از حد نیرویی را اعمال کند، با این حال، دیگر موزه ها می توانند نگه داشتن خود را از دست بدهند. Rohrbach می گوید: "این یک مشکل بهینه سازی بسیار پیچیده است که ما برای چند سال به وجود آمد." چشم انداز او این است که در مورد موفقیت، اصل برگزاری نمونه بدون تماس با میکروسکوپ های آینده یکپارچه خواهد شد.

پروژه تحقیقاتی در زمینه خوشه های فرایبورگ از Bioss و CIBSS برتر تامین شد.

دانشمندان اتم های سرد را فراتر از حد پراش تصویر می کنند

فیزیکدانان در چین نشان داده اند که چگونه می توان از یک اتم سرد با وضوح فراتر از حد پراش و در مقیاس های زمانی تنها چند ده نانوثانیه تصویربرداری کرد. آنها می گویند طرح میکروسکوپی جدید آنها باید در آینده به دانشمندان اجازه دهد تا خواص مکانی و دینامیکی سیستم های اتم سرد را با دقت بسیار بالا بررسی کنند.

تعقیب اتم های سرد

اتم‌های سرد، چه به شکل گازها و چه به صورت ذرات خنثی یا باردار، به عنوان پایه‌ای برای فناوری‌های کوانتومی مانند محاسبات، شبیه‌سازی و سنجش، نوید زیادی دارند. اما بهره برداری از آنها متکی بر به دست آوردن اطلاعات مستقیم در مورد انتقال اتم ها، همبستگی ها و سایر خواص است که به نوبه خود به توانایی تشخیص و تصویربرداری از ذرات منفرد بستگی دارد. تعدادی از تکنیک های میکروسکوپ برای انجام این کار توسعه داده شده است، اما وضوح این روش ها محدود شده است که بهتر از حد پراش نوری نباشد.

در عین حال، شیمیدانان و زیست شناسان از طیف وسیعی از تکنیک های میکروسکوپ با وضوح فوق العاده برای بررسی واکنش های شیمیایی و سایر فرآیندها در مقیاس نانومتری استفاده می کنند. یکی از این روش‌ها، که به عنوان میکروسکوپ کاهش انتشار تحریک‌شده (STED) شناخته می‌شود، شامل استفاده از دو لیزر جداگانه برای تولید فلورسانس از فلوروفورها در یک منطقه بسیار کوچک است. یکی از لیزرها فلورسانس را شروع می کند و دیگری آن تابش را در تمام منطقه به جز یک ناحیه مرکزی کوچک غیرفعال می کند - که وضوحی برتر از آنچه که با لیزر اول به تنهایی به دست می آید را ممکن می کند.

فیزیکدانان همچنین از این تکنیک برای تصویربرداری از سیستم‌های کوانتومی مانند مجموعه‌ای از اسپین‌ها در مواد حالت جامد یا یون‌های منفرد استفاده کرده‌اند. علاوه بر این، برخی شروع به استفاده از آن با اتم های سرد کرده اند. با این حال، تا به حال، هیچ کس از این تکنیک برای تشخیص یک چنین اتمی در وضوح کمتر از حد پراش استفاده نکرده بود.

فرآیند سه مرحله ای

در آخرین کار، Guang-Can Guo و همکارانش در دانشگاه علم و صنعت چین در Hefei نشان می‌دهند که چگونه می‌توان از یک یون سرد با ترکیب STED با کنترل گذار حالت کوانتومی تصویربرداری کرد. تنظیم آنها شامل محدود کردن یون ایتربیوم-171 در یک تله فرکانس رادیویی و قرار دادن آن در معرض سه پرتو لیزر است. پرتوهای استوانه‌ای "آغاز" و "تشخیص" از طریق پنجره‌های جانبی در محفظه خلاء اطراف (که در معرض میدان مغناطیسی نیز قرار دارد) وارد تله می‌شوند. در مقابل، یک پرتو "تخلیه" به شکل دونات، از بالا وارد می شود - که توسط یک عدسی روی یک نقطه کوچک در داخل تله متمرکز می شود.

فرآیند تصویربرداری بر سه مرحله متکی است. اول، پرتوی اولیه، اسپین هسته ای یون را قطبی می کند و ذره را در دو حالت اسپین ممکن پایین می گذارد. در مرحله بعد، پرتو تخلیه یون را به حالت اسپین بالاتر حرکت می دهد - با این فرض که پرتو در حال تماس با یون است. سپس مرحله آخر فوتون‌های پرتو تشخیص را می‌بیند که اگر یون در حالت چرخش بالایی یا "سبک" باقی بماند، در حالی که برای حالت "تاریک" پایینی پراکندگی صورت نمی‌گیرد، توسط یون پراکنده می‌شود.

این فرآیند برای ساختن تصویری از محیط یون پیکسل به پیکسل، با اسکن تمرکز پرتو تخلیه در یک شبکه دو بعدی و تکرار سه مرحله در هر نقطه شبکه استفاده می‌شود. تنها زمانی که یون در داخل دونات تخلیه قرار می گیرد، تاریک می ماند - سیگنالی که یون پیدا شده است.

استفاده از هولوگرافی

این تکنیک مستلزم آن است که پرتو تخلیه بسیار متمرکز باشد و کنتراست شدید بین دونات و سوراخ داشته باشد. برای ارضای این شرایط و ایجاد یک نقطه تخلیه کامل در مرکز تاریک، محققان از روش تغییر شکل پرتو هولوگرافیک با یک دستگاه میکروآینه دیجیتال به اصطلاح استفاده کردند.

با انجام این کار، آنها دریافتند که در واقع می توانند یک تصویر فوق العاده حل شده از یک یون به دام افتاده تولید کنند. آنها با استفاده از یک لنز با دیافراگم عددی 0.1 به وضوح 175 نانومتر دست یافتند که به گفته آنها حداقل ده برابر بهتر از تصویربرداری فلورسانس مستقیم است.

گوو و همکارانش همچنین دینامیک یون را با اعمال یک سیگنال الکتریکی رزونانسی به یکی از الکترودهای تله، خاموش کردن سیگنال و سپس انتظار مدت معینی قبل از تصویربرداری از یکی از پیکسل‌ها، بررسی کردند. با انجام این فرآیند در تمام پیکسل ها برای یک تاخیر معین و سپس تکرار تمرین در تاخیرهای مختلف، محققان توانستند مسیر یون را بازسازی کنند - عکس های فوری فقط 80 ns از هم فاصله دارند و دقت فضایی 10 نانومتر دارند.

بهبودهای بیشتر

محققان می گویند که طرح آنها می تواند برای ذرات خنثی مانند اتم های منفرد محبوس شده در یک موچین نوری نیز اعمال شود. علاوه بر این، آنها اضافه می‌کنند که با ایجاد یک آرایه دلخواه از نقاط با اشکال مختلف و استفاده از آنها برای تصویربرداری از آرایه‌های اتم سرد، باید بتوان همبستگی بین اتم‌های مختلف را بررسی کرد (چیزی که آنها را ملزم می‌کند تله خود را به روز کنند تا می تواند چندین یون را در خود نگه دارد).

آنها همچنین بر این باورند که وضوح این تکنیک را می توان با استفاده از لنزهایی با دیافراگم عددی بالاتر بهبود بخشید. آنها می گویند که دیافراگم هایی به بزرگی 0.6 و 0.7 به ترتیب برای یون های به دام افتاده و اتم های خنثی سرد ساخته شده اند، اگرچه آنها اشاره می کنند که هیچ لنز تجاری موجود با چنین روزنه ها نمی تواند انحراف ایجاد شده توسط پنجره در محفظه خلاء خود را جبران کند.

اگر محققان بتوانند چنین لنزهایی را تولید یا تهیه کنند، اصولاً می توانند به وضوح کمتر از 30 نانومتر و دقت جابجایی کمتر از 2 نانومتر دست یابند. آنها خاطرنشان کردند که این رقم اخیر کوچکتر از اندازه بسته موج حالت پایه حرکتی یون به دام افتاده است.

تصویربرداری از سلول های بیولوژیکی از داخل

محققان چینی و ایتالیایی روشی را برای استفاده از قطرات چربی طبیعی درون سلول‌های چربی به‌عنوان ریز لنز، برای مشاهده و نظارت بر ساختارهای درون سلولی و سیگنال‌های فلورسانس خارج سلولی ایجاد کرده‌اند.

در مقایسه با میکروسکوپ فلورسانس سنتی، تظاهرات تیم نشان داد که تصویربرداری با میکرولنز بیوفتونیک وضوح تصویر و قدرت سیگنال را افزایش می‌دهد در حالی که به نور کمتری نیاز دارد، که می‌تواند به نمونه‌های زنده آسیب برساند و از بین ببرد. محققان امیدوارند که بتوانند روش خود را در تشخیص سرطان، عفونت ویروسی و سایر بیماری‌ها در زمان واقعی مورد استفاده قرار دهند.

تصویربرداری فلورسانس، یا طبیعی

میکروسکوپ فلورسانس معمولاً برای نظارت بر تغییرات درون سلولی و سیگنال های خارج سلولی در زمان واقعی استفاده می شود. با این حال، سیگنال های فلورسانس از ساختارهای درون سلولی به طور کلی ضعیف هستند و تشخیص آنها دشوار است. پمپاژ کردن شدت نور تحریک می تواند قدرت سیگنال فلورسانس را بهبود بخشد - اما همچنین احتمال سمیت نوری و سفید شدن نور را افزایش می دهد.

محققان مؤسسه نانوفوتونیک، دانشگاه جینان، چین، و مؤسسه علوم کاربردی و سیستم‌های هوشمند، ایتالیا، تصمیم گرفتند به دنبال رویکرد طبیعی‌تری برای بهبود تصویربرداری فلورسانس از ساختارهای درون سلولی باشند. آنها استفاده از قطرات لیپید درون زا در سلول های زنده را به عنوان میکرولنزها برای بهبود تصویربرداری به صفر رساندند. از آنجایی که کره های لیپیدی به طور طبیعی وجود دارند، کاملاً زیست سازگار هستند

قبل از آزمایش‌های نمایشی، محققان قطرات لیپید را در سلول‌های چربی بالغ (که معمولاً سلول‌های چربی نامیده می‌شوند) مشخص کردند. قطرات صاف و کروی با قطرهای 0.5 تا 40 میکرومتر و ضریب شکست در حدود 1.52 بودند. عدد دوم بالاتر از شاخص سیتو و پری پلاسم است. که باعث شد قطرات لیپید برای تصویربرداری فلورسانس درون سلولی و برای تشخیص سیگنال های فلورسانس خارج سلولی مناسب باشند.

برای هدایت ریز لنزهای لیپیدی از طریق سیتوپلاسم برای تصویربرداری از ساختارهای مختلف داخل و خارج سلول، محققان دریافتند که موچین های نوری 1064 نانومتری ایده آل هستند و در امتداد قطرات حرکت می کنند و در عین حال کمترین آسیب را به سلول وارد می کنند. راه اندازی آزمایشی برای نمایش میکرولنز شامل یک سیستم موچین نوری اسکن با یک میکروسکوپ نوری معکوس برای تشخیص سیگنال های میدان روشن و فلورسانس بود.

نگاه کردن به داخل و خارج

برای تظاهرات تصویربرداری میدان روشن درون سلولی، ساختارهایی که باید مشاهده شوند در زیر قطره لیپید در سیتوپلاسم قرار گرفتند و به قطره اجازه دادند تا به آرامی بر ساختار فشار بیاورند. در این آزمایش‌های اولیه حالت تماس، محققان دریافتند که این قطرات می‌توانند ویژگی‌های ساختاری را با اندازه ۱۰۰ نانومتر، با سیگنال قوی‌تر و با استفاده از قدرت تحریک قابل‌توجه کمتر در مقایسه با میکروسکوپ فلورسانس سنتی، شناسایی کنند.

این تیم قادر به تصویربرداری و ردیابی در زمان واقعی رشته‌های اکتین نشان‌دار شده با فلورسنت در اسکلت سلولی و همچنین لیزوزوم‌ها و آدنوویروس‌هایی بودند که از طریق سیتوپلاسم مهاجرت می‌کنند، به مدت 10 دقیقه.

برای نشان دادن تشخیص سیگنال فلورسانس خارج سلولی با استفاده از لنزهای لیپیدی، محققان از فاصله کانونی طولانی و ضریب شکست بالای قطرات چربی استفاده کردند. در این حالت غیر تماسی، آنها می‌توانند از میکرولنز لیپیدی برای شناسایی سیگنال‌های فلورسانس در خارج از دیواره سلولی و ریزمحیط و بافت‌های اطراف استفاده کنند. در مطالعات توصیفی با طول موج های خاص نور، آنها دریافتند که فاصله کانونی با افزایش قطر قطرات چربی افزایش می یابد. به عنوان مثال، یک نور تحریکی با طول موج λ = 473 نانومتر که از یک میکرولنز لیپیدی با قطر بیش از 2 میکرومتر عبور می کند، فاصله کانونی بیشتر از 10λ دارد.

اندازه گیری صنعتی سپنتا لیزر

اندازه گیری صنعتی

پراکندگی نور پویا

هولوگرافی

تداخل سنجی

سنجش گاز

Velocimetry لیزری داپلر 

به یاد آرتور اشکین