Door gebruik te maken van een bepaalde eigenschap van lichtdiffractie op het grensvlak tussen een glas en een vloeistof, onderzoekers hebben de eerste optische pincet gedemonstreerd die deeltjes op nanoschaal kan vangen.

Optische pincetten zijn een snelgroeiende technologie, en hebben de afgelopen jaren een breed scala aan onderzoekstoepassingen geopend. De apparaten werken door deeltjes te vangen op de brandpunten van strak gerichte laserstralen, waardoor onderzoekers de objecten kunnen manipuleren zonder fysiek contact. Tot dusver, optische pincetten zijn gebruikt om objecten met een diameter van slechts micrometers op te sluiten, maar er is nu een groeiende wens onder onderzoekers om de technologie uit te breiden tot deeltjes op nanometerschaal. In nieuw onderzoek gepubliceerd in EPJ E , Janine Emile en Olivier Emile aan de Universiteit van Rennes, Frankrijk, een nieuw pincetontwerp demonstreren, waardoor ze voor het eerst fluorescerende deeltjes van slechts 200 nanometer breed konden vangen.

Indien beschikbaar gemaakt voor wijdverbreid gebruik, optische vallen op nanoschaal kunnen worden gebruikt voor experimentele procedures die extreme precisie vereisen, inclusief directe metingen van krachten op nanoschaal, veranderingen van celmembranen, en manipulaties van virussen en DNA-strengen. Het ontwerp van Emile en Emile was gebaseerd op 'Arago-spots':heldere lichtpunten die zich vormen in het midden van cirkelvormige schaduwen, als licht rond de objecten die ze creëren buigt. In aanvulling, ze vertrouwden op het principe van 'totale interne reflectie' - waarbij lichtstralen die precies onder de juiste hoek een glas-vloeistofgrensvlak raken, perfect worden gereflecteerd.

In het experiment, het duo vuurde een perfect uitgelijnde laserstraal af op de interface tussen een glasplaat, en een vloeistof die gesuspendeerde fluorescerende nanodeeltjes bevat; met een ondoorzichtige cirkelvormige schijf die zijn pad gedeeltelijk blokkeert. De resulterende Arago-vlek werd vervolgens volledig weerspiegeld op het grensvlak, het creëren van een exponentieel vervagende golf die vanaf de plek in alle richtingen liep. Eindelijk, gesuspendeerde nanodeeltjes kunnen in deze donutvormige golf worden geplaatst, en opgewonden door een afzonderlijke laser om zelf licht uit te zenden. De resulterende krachten die door deze lichtgolven werden veroorzaakt, zorgden ervoor dat de deeltjes stevig opgesloten raakten op de Arago-plek. Met verdere verbeteringen aan deze opstelling, optische pincetten op nanoschaal zouden binnenkort nieuwe mogelijkheden voor onderzoek kunnen openen, op gebieden variërend van geneeskunde tot kwantumcomputing.