三年前，阿瑟·阿什金因發(fā)明光鑷而獲得諾貝爾獎(jiǎng)，光鑷使用高功率激光束形式的光來(lái)捕獲和操縱粒子。盡管是幾十年前創(chuàng)建的，但光學(xué)鑷子仍然取得了重大突破，現(xiàn)在被廣泛用于研究生物系統(tǒng)。

但是，光鑷確實(shí)存在缺陷。與激光束的長(zhǎng)時(shí)間相互作用會(huì)改變分子和粒子，或因過(guò)熱而損壞它們。

德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的研究人員發(fā)明了一種新的光鑷技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，這一發(fā)展可以將已經(jīng)備受推崇的工具用于新型研究并簡(jiǎn)化當(dāng)今使用它們的過(guò)程。

光鑷使用光捕獲粒子進(jìn)行分析，防止這些粒子過(guò)熱。

避免過(guò)熱問(wèn)題的突破來(lái)自兩個(gè)概念的結(jié)合：使用由材料組成的基板，當(dāng)光線照射到它們時(shí)（在這種情況下，激光）；還有一個(gè)叫做熱泳的概念，在這種現(xiàn)象中，移動(dòng)的粒子通常會(huì)被吸引到較冷的環(huán)境中。

較冷的材料會(huì)吸引顆粒，使它們更容易隔離，同時(shí)還能防止它們過(guò)熱。通過(guò)解決熱量問(wèn)題，光鑷可以更廣泛地用于研究生物分子、DNA、疾病等。

光學(xué)鑷子有很多優(yōu)點(diǎn)，但它們是有限的，因?yàn)槊慨?dāng)光線捕獲物體時(shí)，它們就會(huì)變熱，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的一篇新論文的通訊作者、沃克機(jī)械工程系的副教授鄭躍兵說(shuō)，我們的工具解決了這一關(guān)鍵挑戰(zhàn)；我們沒(méi)有加熱被困物體，而是將它們控制在較低的溫度。

光鑷和普通鑷子做同樣的事情——拿起小物體并操縱它們。然而，光鑷的工作規(guī)模要小得多，并使用光來(lái)捕捉和移動(dòng)物體。

分析 DNA 是光鑷的常見(jiàn)用途。但這樣做需要將納米尺寸的玻璃珠附著在顆粒上。然后為了移動(dòng)粒子，激光照射在珠子上，而不是粒子本身，因?yàn)楣獾募訜嵝��?yīng)會(huì)損壞 DNA。

當(dāng)你被迫在這個(gè)過(guò)程中增加更多的步驟時(shí)，你會(huì)增加不確定性，因?yàn)楝F(xiàn)在你已經(jīng)在生物系統(tǒng)中引入了可能影響它的其他東西，鄭說(shuō)。

這種新的改進(jìn)版光鑷消除了這些額外的步驟。

該團(tuán)隊(duì)的下一步包括開(kāi)發(fā)自主控制系統(tǒng)，使未經(jīng)專門(mén)培訓(xùn)的人更容易使用，并擴(kuò)展鑷子處理血液和尿液等生物液體的能力。他們正在努力將這一發(fā)現(xiàn)商業(yè)化。

鄭和他的團(tuán)隊(duì)的研究多種多樣，但都集中在光及其與材料的相互作用上。由于對(duì)光的關(guān)注，他在研究中密切關(guān)注并使用了光鑷。研究人員熟悉熱泳，并希望他們可以用更冷的材料觸發(fā)它，這實(shí)際上會(huì)將粒子吸引到激光上以簡(jiǎn)化分析。

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