Жданов Александр Григорьевич

Разработка лабораторной установки двулучевого оптического пинцета

Исполнитель:

аспирант физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, кафедра квантовой электроники,

Научный руководитель:

к.ф.-м.н. Федянин Андрей Анатольевич

Краткая аннотация

Метод оптического пинцета является уникальным способом управления и диагностики микрообъектами. Являясь неразрушающим, метод позволяет работать с живыми объектами, что незаменимо в биологических и медицинских приложениях. Суть метода заключается в оптическом захвате микрообъекта путем формирования жесткосфокусированного лазерного пучка. Перетяжка лазерного пучка играет роль трехмерной потенциальной ямы для прозрачной микрочастицы. Двулучевая модификация установки позволяется одновременно захватывать несколько объектов и изменять расстояние между ними с субмикронной точностью. Это дает возможность изучать силовое взаимодействие между микрообъектами, а также механические свойства протяженных микрообъектов (клетки, ткани). Наличие магнитного поля дает еще дополнительную возможность контроля и воздействия на изучаемый образец. Предлагается разработка магнитной двулучевой модификации оптического пинцета.

Достигнутые результаты

В ходе работы была собрана и отлажена лабораторная установка двулучевого оптического пинцета с возможностью создания ее магнитной модификации. Оптический захват осуществляется непрерывным лазером мощности 100 мВт и длиной волны излучения 1064 нм. Схема установки приведена на следующем рисунке:

Изображение захваченного объекта в режиме реального времени регистрируется с помощью ПЗС-камеры, подключенной к ПК. Детектирование смещений захваченных объектов регистрируется с помощью двух квадрантных фотодиодов, подключенных через АЦП к ПК. Применение методики ортогонально поляризованных лазерных ловушек позволяет проводить независимую регистрацию микронных и субмикронных смещений захваченных объектов. Подобное устройство установки позволяет изучать силовые взаимодействия на микромасштабах с характерным диапазоном измеряемых сил от 10 фН до 10 пН.

С помощью предложенной установки была также показана возможность контролируемого перемещения микрообъектов. Для примера на рисунке приведен шестиугольник, собранный из микросфер диоксида кремния диаметром 3 мкм.