Поскольку наука и технологии становятся нано, ученые ищут новые инструменты для манипулирования, наблюдения и изменения единиц вещества в наномасштабе.

В издании Nature Nanotechnology недавно появилась новость о том, как ученые впервые продемонстрировали возможность использования околополевого оптического пинцета для захвата наноразмерного объекта и манипулирования им в трех измерениях пространства. Профессор Ромэйн Кидан отметил, что данная технология способна изменить область нанонауки.

Представьте себе слона, который пытается поднять с земли иголку, причем даже не хоботом, а ногой. Понятно, что ничего у него не выйдет, если, конечно, иголка попросту не воткнется в ногу. Теперь изменим масштаб событий и предположим, что иголка — это молекула или некий нанометровый объект, а слон — это обычный оптический микроскоп и пинцет. Эффективный результат при попытке рассмотреть молекулу под таким микроскопом и взять ее пинцетом будет равен нулю.

Изобретенное в 80-х годах прошлого века оптическое улавливание продемонстрировало удивительную способность улавливать и манипулировать маленькими микрометровыми объектами с помощью лазера. Пропускание лазера через линзу позволяет сосредоточить излучение в крошечной точке, формируя силу притяжения благодаря градиенту интенсивности лазерного излучения, притягивая объект и удерживая его в точке фокуса.

И хотя оптический пинцет произвел прорыв, он обладает ограничениями, одно из которых заключается в том, что инструмент не способен удерживать объекты величиной меньше нескольких сотен нанометров. Этот недостаток стимулировал ученых на поиск нанопинцета на основе плазмоники, который способен улавливать наномасштабные объекты, такие как белки или наночастицы, без перегрева или повреждения образцов.

Несколько лет назад ученые продемонстрировали эффект, в рамках которого фокусирование света на золотой наноструктуре, лежащей на стеклянной поверхности, которая действует как нанолинза, позволяет улавливать образец в точке сосредоточения света. Прототип мог лишь продемонстрировать механизм, и не обеспечивал трехмерных манипуляций, необходимых для практического применения.

И вот теперь ученые пошли дальше, реализовав концепцию плазмонного нанопинцета в краевой зоне мобильного оптического волокна с золотой апертурой в виде галстука-бабочки. Используя этот подход, ученые продемонстрировали улавливание и трехмерное смещение образцов величиной десятки нанометров, с помощью чрезвычайно малой неинвазивной интенсивности лазера. Потенциал данной технологии основан в большей степени на том, что улавливание и контроль образца могут производиться посредством оптического волокна, что делает манипуляцию нанообъектами простой и управляемой даже вне лаборатории.

Технология открывает множество новых исследовательских направлений, требующих неинвазивной манипуляции объектами на уровне одной молекулы или вируса. Это особенно привлекательно в области медицины как инструмент для дальнейшего понимания биологических механизмов развития заболеваний.