Om de extreem hoge resolutiebeelden te krijgen die essentieel zijn om nieuwe materialen te bestuderen, microben, en meer, wetenschappers bouwen vaak microscopen op basis van optische wervels. Het vormen van deze kleine tornado's van licht gebeurt met behulp van kwarts of vloeibare kristallen. Echter, het gebruik van conventionele materialen voor microscopen heeft zijn beperkingen. Naarmate de kracht van de optische vortex toeneemt, het materiaal verbrandt letterlijk en wordt vernietigd. Om de optische wervels te produceren, onderzoekers hadden een betere aanpak nodig. Ze bedachten een manier om optische draaikolken te maken met 1000 keer meer kracht dan eerdere methoden. Hun ontwerp maakt gebruik van sterke, niet-uniforme magnetische velden om plasma's te controleren, of geïoniseerde gassen, om de draaikolken te creëren.

De nieuwe aanpak, bekend als een plasma q-plaat, zal een revolutie teweegbrengen in bronnen voor het genereren van optische wervels. Het werk zal gevolgen hebben voor een breed scala aan toepassingen. Bijvoorbeeld, de nieuwe aanpak zou kunnen leiden tot superresolutiemicroscopie. Het zou de bandbreedte van draadloze communicatie met optische vezels en millimetergolven kunnen vergroten. Ook, de nieuwe aanpak kan kwantumcommunicatie ten goede komen met onbreekbare codering.

Licht is een reizende golf van elektrische en magnetische velden. We weten allemaal dat wanneer een steen in een vijver wordt gegooid, de golffronten vormen concentrische cirkels. Voor een laserstraal die gelijkmatig in één richting beweegt, de golffronten vormen parallelle platen met een centraal gepiekt intensiteitsprofiel. Er bestaat nog een speciaal type lichtstraal, een optische vortex genoemd, waarvan de golffronten draaien en roteren als ze door de ruimte gaan. Een optische vortex heeft roterende golffronten en een hol intensiteitsprofiel. Deze vortex kan vallen, draaien, en "controle" microscopisch kleine deeltjes of druppeltjes, daardoor functionerend als een "optische sleutel" die de controleflexibiliteit van de "optische pincet" die deeltjes kan vangen, verbetert. De ontwikkeling van deze methode voor het koelen en vangen van deeltjes won in 1997 de Nobelprijs voor de natuurkunde. Superresolutie microscopen, met resoluties die zelfs kleiner zijn dan de diffractielimiet van licht, kan ook worden gebouwd met behulp van optische wervels (zie Nobelprijs voor de Scheikunde 2014).

Optische wervelingen met een lage intensiteit kunnen worden gevormd met behulp van dubbelbrekende materiaalmedia, zoals kwarts of vloeibaar kristal, die licht splitsen in parallelle en loodrechte "polarisaties". Echter, het gebruik van conventionele materiaalmedia voor de microscopen heeft zijn beperkingen. Naarmate de intensiteit (kracht) van de optische vortex toeneemt, het materiaal verbrandt letterlijk. Om krachtige optische wervels te produceren, een team gebruikte een plasmamedium. De taak om de vereiste structuur in plasma te creëren is een uitdaging omdat plasma inherent ongestructureerd is. De aanpak van het team omzeilt de moeilijkheid om structuur te creëren door anisotropie door een magnetisch veld te introduceren. Het team stelde vast dat een niet-draaiende laserstraal, na voortplanting door gemagnetiseerd plasma, kan worden omgezet in een optische vortex. De gemagnetiseerde plasma's kunnen het lasergolffront manipuleren en direct een Gauss-straal met hoge intensiteit omzetten, zeg op een terahertz, in een getwiste balk met een hoog rendement.