Mikroméretekben működhet a vonósugár

A vonósugarak működésének lényegét számos science fiction alkotásból ismerhetjük: ezek a fénysugarak képesek arra, hogy különféle objektumokat vontassanak önmaguk mentén, látszólag dacolva a fizika törvényeivel. 

Mikroméretekben működhet a vonósugár

A vonósugarak működésének lényegét számos science fiction alkotásból ismerhetjük: ezek a fénysugarak képesek arra, hogy különféle tárgyakat (űrhajókat) vontassanak önmaguk mentén, látszólag dacolva a fizika törvényeivel. Évtizedek óta folynak kutatások a koncepció gyakorlati megvalósítására, és voltak is sikerek, bár csak nagyon aprócska méretekben, és általában inkább „tolósugarakról” volt szó. A szingapúri A*STAR Data Storage Institute tudósai most egy újnak számító ötlettel álltak elő: elméletileg lehetséges szerintük egy olyan, egyetlen lézer használatán alapuló vonósugár létrehozása, amelynek nyalábja képes tolni és húzni is a kiszemelt objektumot.

Albert Einstein és Max Planck munkásságának köszönhetően tudjuk, hogy a fény részecsketermészetéből adódóan lendületet hordoz, így képes aprócska objektumok „eltolására”. Ehhez jön az a tény, hogy a lézersugár keresztmetszetén belül változik az intenzitás, így ennek kihasználásával lehetséges az apróbb célpontok oldalirányú mozgatása is ‒ a biotechnológiában így például megoldható a sejtek ide-oda mozgatása. A „klasszikus” vonósugár azonban ‒ ahogy a neve is mutatja ‒ a fényforrás felé húzza a tárgyakat. Ennek megvalósítása mindeddig nem sikerült. A legbiztatóbb mindeddig egy tavalyi demonstráció volt, ennek során azonban két, egymással szemben elhelyezkedő fénysugarat alkalmaztak, így ez sem nevezhető igazi vonósugárnak.

A szingapúri kutatók Haifeng Wang vezetésével úgynevezett Bessel-sugarakat kezdtek tanulmányozni. Ha egy tipikus lézert a falra irányítunk, egy pötty jelenik meg azon. Minél messzebb van a fal, annál nagyobb átmérőjű lesz a folt, mivel a sugárnyaláb valamilyen mértékben széttart. A Bessel-sugár esetében a falon egy pötty jelenik meg körülötte koncentrikus körökkel, és bármilyen messze is legyen a célpont a központi pötty, vagyis a központi sugár átmérője változatlan marad. Tökéletes Bessel-sugár sem létezhet persze, de sokkal kevésbé tartanak szét az ilyen nyalábok, mint a hagyományos a lézerek sugarai.

Nagyon leegyszerűsítve a dolgot, a gyakorlatban úgy hozzák létre az ilyen lézersugarat, hogy egy különleges lencsével egy pontba „fókuszálják” egy hagyományos lézer fényét, interferenciát hozva létre a sugáron belül. A központi sugár így a legintenzívebb erősítésként jelenik meg a falon, a körök pedig a további erősítődések képei. Az ilyen sugár különleges tulajdonságokkal bír: ha egy megfelelően kis méretű részecskére irányítják, akkor elképzelhető, hogy arról előrefele szóródik, így a fény nem előre nyomja, hanem visszafelé húzza az objektumot. A hatás erőssége a vontatandó részecske elektromos és mágneses tulajdonságaitól függ.

Továbbra sem beszélhetünk makroszkopikusan használható vonósugárról tehát, de amennyiben a Bessel-sugarak valóban képesek olyan működésre, amilyet a kutatók megjósoltak, annak számos gyakorlati alkalmazási lehetősége lehet a mikrovilágban. Ahogy Wang megfogalmazta, a jövőben sem fogunk a technológiával járműveket vontatni, mivel ehhez akkora lézerintenzitásra lenne szükség, amely már károsítaná a célpont szerkezetét. Sejtek manipulálására azonban tökéletesen alkalmazható a módszer, mivel ott sokkal kisebb erők is elegendőek a mozgás kiváltásához. A kutató egy érdekes diagnosztikai lehetőséget is felvetett alkalmazási lehetőségként: a vonósugárral mérhető lehet a sejtek szakítószilárdsága, amely fertőzés (pl. malária) esetén hajlamos lecsökkenni.

 

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward