Ученые разработали принципиально новый тип безлинзовых оптических ловушек для «лаборатории на чипе»

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Национального университета Ян Мин Чао Тунга, Тайвань, предложили концепцию новой оптической ловушки так называемого бутылочного типа.

Ученые показали, что вместо линзы могут быть применены два диэлектрических микробруска. В отличие от аналогов, такую ловушку в перспективе можно будет применять в «лаборатории на чипе» — миниатюрном приборе, позволяющем проводить различные, в том числе биохимические, исследования на чипе (кристалле) в несколько квадратных миллиметров. Это значительно расширит возможности миниатюрных лабораторий. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Letters (IF: 3,866; Q1).

Оптическую ловушку также называют оптической капсулой. Это устройство, которое с помощью лазерного пучка улавливает объекты микронного размера, не нарушая их внутреннюю структуру. Это могут быть, например, живые клетки, белки, молекулы. Принцип работы известных оптических капсул обычно основан на использовании сложно структурированных пучков.

Авторы исследования предложили безлинзовый метод формирования оптической микрокапсулы. Замкнутая область локализации поля в данном случае создается при помощи двух диэлетрических брусков, размеры которых сравнимы с длиной световой волны. Если подсветить их с «торцевой стороны» светом с плоским фронтом, „на выходе“ формируется область локализации светового поля. При правильном выборе параметров брусков образуется замкнутая область, своеобразный эллипс: по краям интенсивность электрического поля большая, внутри — нулевая. За этот барьер наночастицы „выскочить“ не могут. Получается оптическая капсула.

Моделирование процесса и расчеты проводились на основе решения уравнений Максвелла. В качестве образца для расчетов были взяты наночастицы золота. Золото – классическое вещество для решения подобных задач, и для выбранной длины волны наночастицы золота являются поглощающими частицами.

Разработанная нами концепция позволяет получить оптическую ловушку вытянутой формы. Это существенный плюс: такая капсула может улавливать наночастицы не только сферической формы, но и продолговатой.

В частности, вирусы. Это значительно расширяет спектр ее применения»,

— говорит руководитель проекта, профессор Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности ТПУ Олег Минин.

На следующем этапе исследования — экспериментальном — ученые проверят концепцию на практике. Безлинзовые оптические ловушки могут применяться в медицине, биологии, а также при синтезе новых материалов.

07.02.2022


Подписаться в Telegram



Хайтек

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Journal of Experimental Child Psychology: Не спеши языком, торопись делом
Journal of Experimental Child Psychology: Не спеши языком, торопись делом
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
EHJ-DH: Инструмент на основе ИИ успешно предсказывает фатальный сердечный ритм
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
Frontiers in Allergy: Собаки способны учуять стресс по запаху дыхания человека
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
NREE: Виноградари всего мира бьют тревогу из-за изменения климата
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
Current Biology: У бенгальских кошек в ДНК лишь несколько процентов от леопарда
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Chem: Имплантируемые батареи могут работать на собственном кислороде организма
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Ученые предложили способ узнать, когда именно появляется сознание у младенцев
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Воздействие табака до рождения повышает риск развития диабета 2 типа у взрослых
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Рост эффективности бифункциональных катализаторов удешевит производства водорода
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
NMI: Создана модель ИИ для разработки новых антибиотиков против супербактерий
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма
Низкий социальный статус повышает риск проблем со здоровьем из-за алкоголизма

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса