Optická pinzeta- Sci-fi z minulosti

Arthur Ashkin

Ak niekto povie, že sme schopní hýbať časticami iba ich osvetlením, tak to môže znieť ako vrcholné sci-fi. Veď si to predstavte, zoberiete zdroj svetla a jeho svetelný lúč nasmerujete na časticu, ktorá sa začne hýbať. O to prekvapivejšie môže vyznieť, že prístroje, ktoré fungujú na tomto princípe, sú bežnou súčasťou vedeckých laboratórií, využívajú sa pri diagnostike mnohých ochorení, pri rôznych experimentoch a vôbec, stali sa neodmysliteľnou súčasťou výskumníkov. Takéto zariadenie sa nazýva optická pinzeta.

Avšak, ešte väčší údiv môže vyvolať fakt, že samotný popis princípu optickej manipulácie pochádza z čias, keď ešte ani nemali predstavu, s čím to vlastne máme dočinenia.

Troška fyziky

Nie, nebojte sa. Nemám v pláne moriť vás nejakou komplikovanou fyzikou a siahodlhými teóriami. V skratke. Svetlo, vďaka ktorému vnímame zrakom svet okolo nás, patrí do veľkej skupiny elektromagnetického žiarenia, podobne ako vlny vysielané mobilami, rádiami, RTG žiarenie…

Zjednodušene si môžeme predstaviť, že toto elektromagnetické žiarenie je prenášané časticami, ktoré sa nazývajú fotóny. A tie majú svoju hybnosť, ktorá sa môže pri kontakte s osvetlenou časticou zmeniť. Zmena hybnosti je podľa Newtonových pohybových zákonov spojená so silovými účinkami, a tie sa prejavia pohybom tejto častice, a tak máme možnosť s ňou manipulovať. V praxi si to môžete predstaviť tak, že ňou buď pohybujeme v priestore, alebo naopak, bude zachytená na jednom mieste v tzv. optickej pasci.

Keď nás vesmír učí

Samozrejme, vesmír učí celé ľudstvo, a trúfam si povedať, že ešte celú našu existenciu bude. Inak tomu nebolo ani v našom prípade. Meno Johannes Kepler zrejme netreba nijak bližšie predstavovať. A práve v dielach tohto astronóma môžeme badať prvé zmienky o silových účinkoch svetla. Kepler predpokladal, že chvosty komét sú zahnuté práve kvôli silovým účinkom slnečného svetla. Vzhľadom na fakt, kedy Johannes Kepler žil (1571-1630), musíme uznať, že riadne predbehol svoju dobu. Ďalším svetoznámym vedcom, ktorý má svoj podiel na vzniku optickej pinzety a rozvoja optických manipulácii bol James Clerk Maxwell (1831-1879). Maxwell sa najviac preslávil svojou prácou ohľadom elektromagnetizmu (áno, presne to, čo som spomínal v predchádzajúcom odstavci), a tak by nikoho nemalo prekvapiť, že to bol práve on, kto teoreticky odvodil silové účinky svetla (resp. elektromagnetického žiarenia). Kde je teória, musí sa objaviť aj prax, a tak boli začiatkom 20. storočia uskutočnené prvé praktické experimenty. Na tomto úseku cesty k optickým pinzetám majú zásluhu páni Lebedev, Nichols a Hull. Avšak, za ,,otca“ optických pinziet môžeme považovať Arthura Ashkina. Ten v druhej polovici 20. storočia naplno využil objav laseru k tomu, aby zostrojil optickú pinzetu, keď sa ako zdroj svetla používajú práve lasery.

Ako som napísal vyššie, silové účinky svetla našli uplatnenie v mnohých vedeckých oblastiach. Ktovie, či vedci, ktorí využívajú optické pinzety pri svojich experimentoch, tušia, aký kus cesty naprieč históriou museli poznatky rôznych vedcov prejsť, aby sa pretavili do dnešnej podoby.    

_____________

Autor: Ľuboš Jendryščík

Zdroje:

vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=68419

sk.wikipedia.org/wiki/Hlavn%C3%A1_str%C3%A1nka

Obrázok: laserfest.org/lasers/images/ashkin-img1.jpg

Pridajte komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená.