Language
Country/Area
No result found
Что стоит за премией Артура Эшкина: как оптические пинцеты изменили научный мир?
Оптический пинцет — научный инструмент, использующий высокосфокусированные лазерные лучи для захвата и манипулирования микроскопическими объектами — может произвести революцию в биологии, медицине и технике в ближайшем будущем. Артур Эшкин, пионер этой технологии, получил Нобелевскую премию по физике в 2018 году в знак признания его выдающегося вклада в технологию оптических пинцетов.
Оптические пинцеты способны стабильно захватывать и перемещать частицы в микрометровом масштабе и меньше, что имеет далеко идущее значение для точных научных исследований.
Действие оптического пинцета основано на способности лазеров захватывать мельчайшие объекты. Когда лазерный луч проходит через фокусирующую линзу, в определенной точке создается сильное световое поле. Под воздействием этого сильного светового поля мелкие частицы притягиваются к центру луча, и этот процесс можно рассматривать как своего рода оптическую плавучесть. Исследования Эшкина, проведенные в 1970-х годах, впервые раскрыли концепцию рассеяния света и эффективно применили эту теорию к захвату и манипулированию частицами. Это достижение не только повышает эффективность медицинских исследований, но и открывает новые возможности в области нанотехнологий.
Используя оптический пинцет, ученые могут точно манипулировать отдельными молекулами, получая новое представление о фундаментальных строительных блоках жизни.
Изобретение оптического пинцета позволило ученым выполнять беспрецедентные манипуляции на молекулярном и атомном уровнях. Оптические пинцеты имеют широкий спектр применения: от манипулирования молекулами ДНК для изучения их структуры до измерения физических свойств клеток. Благодаря этой технологии биологи совершили прорыв в таких областях, как синтетическая биология, секвенирование клеток и генетические исследования. Оптические пинцеты — это больше, чем просто технология; их применение меняет наше понимание того, как устроена жизнь. В 1990-х годах Эшкин и его команда продемонстрировали применение оптических кабелей в биологических науках, особенно при улавливании отдельных частиц, таких как вирус табачной мозаики и кишечная палочка, что вызвало сенсацию в научном сообществе. Это также побудило многие последующие исследования подробно изучить поведение биологических двигателей на молекулярном уровне. Эти двигатели являются повсеместными компонентами клеток и играют решающую роль в подвижности клеток и механическом поведении.
Сила оптических пинцетов заключается в их способности обеспечивать точные измерения силы на уровне отдельных молекул, что имеет решающее значение для понимания жизненных процессов.
После десятилетий развития применение технологии оптического пинцета в области квантовой науки начало демонстрировать многообещающие результаты. Исследователи успешно осуществили захват отдельных атомов и сборку двухмерных и трехмерных атомных массивов. Эти достижения не только являются крупными научными прорывами, но и создают многообещающую платформу для квантовых вычислений. По мере дальнейшего развития этих технологий будущие квантовые компьютеры могут существенно изменить нашу нынешнюю вычислительную мощность и способ обработки информации.
Вклад Артура Эшкина не ограничивается результатами его исследований, но также отражает постоянное стремление научного духа к решению сложных задач и инновациям. Успех оптического пинцета, начиная с начальной теоретической стадии и до его широкого применения сегодня, несомненно, доказывает важность междисциплинарной интеграции. Когда границы между традиционной физикой, химией и биологией размываются, появляется множество удивительных направлений исследований.
Заглядывая в будущее, упрощение и миниатюризация оптических пинцетов станет тенденцией в научных исследованиях. Такие изменения не только принесут пользу небольшим научно-исследовательским группам, но и позволят большему количеству ученых и студентов войти в эту область. Однако какой потенциал может привнести оптический пинцет в развитие и применение науки и техники?
