О возможности манипуляции микрообъектами с помощью оптического пинцета уже было несколько сообщений(см. ПерсТ, 2001, вып. 1/2, 3; 2002, вып. 1/2). И вот новая информация, более удивительная, поскольку речь идет о двумерном множестве пинцетов, одновременно захватывающих из микровзвеси и упорядочивающих на подложке множество частиц.
Оптический пинцет работает за счет силы, возникающей в фокусированном луче света и позволяющей удерживать и перемещать микроскопические количества вещества. Следующий шаг сделали сотрудники двух университетов штата Иллинойс - с помощью компьютерных дифракционных оптических элементов (ДОЭ) сформировали двумерную систему оптических фокусов, которая может быть использована для сборки больших количеств коллоидных частиц в сложные двух- или трехмерные системы для фотоники, оптоэлектроники и датчиков.
На рис.1 показана схема образования голографических оптических пинцетов (ГОП). Видно, что любой из коллимированных лучей на входной апертуре объектива (В) образует на фокальной плоскости объектива (ОР) точечную ловушку. Положение их относительно оси объектива зависит от угла вхождения луча через заднюю апертуру. В точке В*, сопряженной с В, коллимированный пучок расщепляется с помощью ДОЭ на компоненты для построения системы ловушек и через телескопическую систему (L1-L2) и дихроичное зеркало направляется в объектив. Т.к. в одной ловушке сконцентрирована мощность всего лишь несколько сотен мкВт, очень большой массив ловушек может быть образован лазером умеренной мощности. Оказалось, что система ГОП более охотно заполняется на периферии. Но поскольку в плоскости ОР* коллиматора сопряженные фокусы сильнее разнесены в пространстве, с помощью подвижного ножа можно открывать только один ряд ловушек и переходить к следующему после его заполнения. Процесс может быть ускорен перемещением частиц через поле ловушек с помощью перепада давления, электрофореза и т.д. При начальной концентрации частиц ~ 10-4 мкм-3 и потоке 100мкм/с один ряд ловушек заполняется быстрее, чем за одну минуту. Неплохие результаты получены также с большими по разм
На рис.2а(в заголовке новости) показан набор 10х10 оптических ловушек, сфокусированных на границе стекло/вода;
2b - фокус поднят вверх на 2мкм, пятый ряд готов к заполнению из потока воды, поступающего по стрелке; 2с - заполнение 8-го ряда; 2d - заполнены все ловушки. Собранный комплект частиц фиксируется переносом их на подложку или превращением жидкости в гель. Каждый узел затем может быть оптическим образом опрошен, например, для оптического переноса содержимого или для наблюдения микроперемещения частиц в жидкой среде. Авторы предлагают и другие <развлечения> - динамический ГОП манипулятор с меняющейся во времени блокировкой пучка в ОР* - для откачки или сортировки частиц, ЖК пространственный модулятор вместо механического затвора
Rev. Sci. Instrum., 2002, 73(4), pp.1956-1957
from ПЕРСТ
