Великие изобретения
Разработано устройство, способное передвинуть частицы стекла без прикосновения к ним
Источник: http://www.fraza.ua/
Физики Австралийского национального университета разработали устройство, способное передвинуть частицы стекла на полтора метра без прикосновения к ним.
Это большой прогресс в создании «оптического пинцета». До этого удавалось передвигать таким образом только частицы размером с бактерию на пару миллиметров в жидкости. «Участники» этого эксперимента были в сто раз больше микроорганизмов, пишет ФОКУС.
В своем эксперименте ученые прибегли к помощи «полого» лазера, то есть лазера с темной, более холодной сердцевиной. Частицы стекла, помещенные в нее, удерживаются молекулами нагретого воздуха. Затем в сердцевину проникает небольшой лазерный пучок и оказывает давление на частицы, и они начинают двигаться в нужном направлении вдоль луча.
С другой стороны лазерной трубки исходит еще один пучок, с помощью которого контролировать движение частиц становится еще проще.
Эксперимент был ограничен длиной оптического стола (1, 5 м), и ученые уверены, что им удалось бы передвинуть частицы и на десять метров.
Система имеет один очевидный «недостаток»: она работает только при наличии атмосферы. До космической фантастики науке еще далеко. Тем не менее, технология имеет огромный практический потенциал и здесь, на Земле: перемещение опасных микроорганизмов, строительство высокочувствительных микроскопических устройств и т. п.
Оптический пинцет и полый луч
Оптический пинцет — инструмент, удерживающий и перемещающий микроскопические объекты давлением лазерного излучения. В классической схеме частица захватывается в фокусе остро сфокусированного гауссова пучка: преломление и отражение света создают силу, втягивающую частицу в область наибольшей интенсивности. Такой метод требует прозрачной среды и работает с объектами микронного размера.
Описанный в эксперименте подход использует иной механизм — полый лазерный луч. В поперечном сечении такого пучка интенсивность минимальна в центре и максимальна по кольцу. Холодная сердцевина окружена нагретой светом областью; частица, попавшая внутрь, удерживается не световым давлением напрямую, а потоками нагретого воздуха, которые отталкивают её от горячих стенок к центру. Это разновидность фототермического захвата, где переносчиком силы выступает газ, а не фотоны.
Достоинство схемы — возможность манипулировать сравнительно крупными и непрозрачными частицами на значительном расстоянии, недоступном для обычного оптического пинцета. Ограничение — необходимость газовой среды: в вакууме конвекция отсутствует, и удержание частицы прекращается.
