L'orientamento di una cellula manipolata dal laser. Imagecredit: Wikimedia Commons
Esiste un nuovo strumento a disposizione della scienza che si avvale della tecnologia olografica per manipolare oggetti microscopici troppo fragili e delicati per essere ruotati, spostati oppure orientati opportunamente senza danneggiarli irrimediabilmente. L’ultima evoluzione di questa tecnologia è stata sviluppata all’Università di Tel Aviv dalla dottoressa Yael Roichman, ed è in grado di manipolare contemporaneamente fino a 300 nanoparticelle alla volta, come ad es. polimeri o microsfere vetrose.
Yael Roichman
Holographic Optical Tweezers (HOTs), o pinzette ottiche olografiche, potrebbero costituire la base per futuri dispositivi di comunicazione ultra-veloci alimentati dalla luce o nel campo della tecnologia dei computer quantistici. Yael Roichman utilizza queste pinzette per costruire nanostrutture per il controllo di fasci di luce, i quali contribuirebbero a sviluppare a loro volta numerose applicazioni.
Ipotizzata già dal 1970 da Arthur Ashkin, ma proposta come teoria scientifica nel 1986, un prototipo di un team dell’Università di Chicago arriva solo nel 1997, da allora le pinzette ottiche sono ritenute indispensabili per la ricerca d’avanguardia in molti campi sperimentali della fisica, chimica e della biologia.
Trappole ottiche utilizzano la luce di un laser per intrappolare un piccolo oggetto (in verde) ben centrato in 3-D vicino al punto focale. Un morsetto (in blu) fissa il carico sull'oggetto e offre diversi vantaggi: la forza di serraggio è tipicamente implementata utilizzando un sistema di feedback che misura la posizione istantanea dell'oggetto intrappolato e muove quindi la trappola per mantenere il controllo tra l'oggetto e il centro della trappola. (Courtesy Steven Block, Università di Stanford)
La Dr.ssa Roichman e il suo team di ricercatori sono attualmente impegnati nella sperimentazione dell’uso di pinzette ottiche per creare la prossima generazione di dispositivi fotonici. Realizzati con particelle accuratamente selezionate, con materiali quali il biossido di silicio e il biossido di titanio, questi dispositivi hanno la capacità di isolare la luce, consentendo una minor perdita di energia durante la trasmissione.
Nessun materiale noto oggi può resistere alla forza del flusso di luce, e la dottoressa Roichman ha messo a punto una nuova tecnica di stratificazione utilizzando speciali cristalli necessari per la creazione di nuovi dispositivi fotonici, anche in questo caso spianando la strada per applicazioni compatibili con le comunicazioni, sviluppo di nuovi tipi di telescopi, accumulo e trasporto di energia e anche per tecnologie diagnostiche in medicina.
Uno dei progetti della Dr.ssa Roichman riguarda infatti lo studio dell’efficacia degli antibiotici. I suoi avanzamenti nella microscopia ottica, per la prima volta, consentono ai ricercatori di esaminare i processi interni ai batteri e vedere come i diversi tipi di antibiotici riescono ad attaccarli. Oltre a questo, la sua pinzetta ottica è in grado di isolare il batterio da studiare, manipolandolo in tre dimensioni senza ucciderli.
Questa tecnica dona ai ricercatori una piattaforma dotata di infinite possibilità, armando la scienza di uno strumento prezioso per il progresso nel mondo a scala nanometrica, un avanzamento che potrebbe ricordare ai fan di Star Trek l’utilissimo e versatilissimo raggio traente che molte volte ha evitato all’Enterprise un sacco di guai!
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