Language
Country/Area
No result found
Đằng sau giải thưởng Arthur Ashkin: Nhíp quang học đã thay đổi thế giới khoa học như thế nào?
Nhíp quang học, một dụng cụ khoa học sử dụng chùm tia laser có độ tập trung cao để bắt và thao tác các vật thể cực nhỏ, có thể làm thay đổi hoàn toàn ngành sinh học, y học và kỹ thuật trong tương lai gần. Arthur Ashkin, người tiên phong của công nghệ này, đã giành giải Nobel Vật lý năm 2018 để ghi nhận những đóng góp to lớn của ông cho công nghệ nhíp quang học.
Nhíp quang học có thể bắt và di chuyển ổn định các hạt ở thang micromet hoặc nhỏ hơn, có ý nghĩa sâu rộng đối với nghiên cứu khoa học chính xác.
Nhíp quang học hoạt động dựa trên khả năng của tia laser để bắt giữ các vật thể nhỏ. Khi chùm tia laser đi qua thấu kính hội tụ, một trường ánh sáng mạnh sẽ được tạo ra tại một điểm nhất định. Dưới ảnh hưởng của trường ánh sáng mạnh này, các hạt nhỏ sẽ bị thu hút về phía tâm chùm tia, một quá trình có thể được xem như một loại lực đẩy quang học. Nghiên cứu của Ashkin vào những năm 1970 lần đầu tiên tiết lộ khái niệm tán xạ ánh sáng và áp dụng hiệu quả lý thuyết này vào việc thu giữ và điều khiển các hạt. Thành tựu này không chỉ giúp nghiên cứu y học hiệu quả hơn mà còn mở ra nhiều khả năng mới trong lĩnh vực công nghệ nano.
Bằng cách sử dụng nhíp quang học, các nhà khoa học có thể thao tác chính xác từng phân tử, cung cấp những hiểu biết mới về các khối xây dựng cơ bản của sự sống.
Phát minh ra nhíp quang học đã cho phép các nhà khoa học thực hiện những thao tác chưa từng có ở quy mô phân tử và nguyên tử. Cho dù là thao tác trên các phân tử DNA để nghiên cứu cấu trúc của chúng hay đo các tính chất vật lý của tế bào, nhíp quang học đều có nhiều ứng dụng. Nhờ công nghệ này, các nhà sinh học đã có những bước đột phá trong các lĩnh vực như sinh học tổng hợp, giải trình tự tế bào và nghiên cứu di truyền. Nhíp quang học không chỉ là một công nghệ; ứng dụng của chúng đang định hình lại sự hiểu biết của chúng ta về cách thức hoạt động của sự sống.
Vào những năm 1990, Ashkin và nhóm của ông đã chứng minh các ứng dụng khoa học sinh học của cáp chuông quang, đặc biệt là trong việc thu giữ các hạt riêng lẻ, chẳng hạn như vi-rút khảm thuốc lá và Escherichia coli, điều này đã gây chấn động trong cộng đồng khoa học. Điều này cũng thúc đẩy nhiều nghiên cứu tiếp theo khám phá chi tiết về hành vi của động cơ sinh học ở cấp độ phân tử. Những động cơ này là thành phần phổ biến trong tế bào và đóng vai trò quan trọng trong khả năng vận động và hành vi cơ học của tế bào.Sức mạnh của nhíp quang học nằm ở khả năng cung cấp phép đo lực chính xác ở cấp độ phân tử đơn lẻ, điều này rất quan trọng để hiểu được các quá trình sống.
Sau nhiều thập kỷ phát triển, việc ứng dụng công nghệ nhíp quang học trong lĩnh vực khoa học lượng tử đã bắt đầu cho thấy triển vọng. Các nhà nghiên cứu đã thành công trong việc bẫy các nguyên tử đơn lẻ và lắp ráp các mảng nguyên tử 2D và 3D. Những thành tựu này không chỉ là bước đột phá khoa học lớn mà còn cung cấp một nền tảng đầy hứa hẹn cho điện toán lượng tử. Khi những công nghệ này ngày càng hoàn thiện hơn, máy tính lượng tử trong tương lai có thể thay đổi đáng kể sức mạnh tính toán hiện tại của chúng ta và cách chúng ta xử lý thông tin.
Sự đóng góp của Arthur Ashkin không chỉ giới hạn ở kết quả nghiên cứu mà còn phản ánh tinh thần khoa học không ngừng theo đuổi thử thách và đổi mới. Từ giai đoạn lý thuyết ban đầu cho đến ứng dụng rộng rãi hiện nay, sự thành công của nhíp quang học chắc chắn chứng minh tầm quan trọng của sự tích hợp đa ngành. Khi ranh giới giữa vật lý, hóa học và sinh học truyền thống trở nên mờ nhạt, nhiều hướng nghiên cứu đáng ngạc nhiên sẽ xuất hiện.
Nhìn về tương lai, việc đơn giản hóa và thu nhỏ nhíp quang học sẽ là xu hướng trong nghiên cứu khoa học. Những thay đổi như vậy không chỉ có lợi cho các nhóm nghiên cứu khoa học nhỏ hơn mà còn cho phép nhiều học giả và sinh viên hơn tham gia vào lĩnh vực này. Tuy nhiên, nhíp quang học có thể mang lại tiềm năng gì cho sự phát triển và ứng dụng của khoa học công nghệ?
