雷射光鉗(光學嵌住, Optical trap/ optical tweezers)原理簡介

台大生醫電子與資訊學研究所/ 皮膚科  王修含 醫師

雷射光鉗最早是由Ashkin等人,於1986年發表的技術,可用來研究微米尺度的微粒體,可用來搬動細胞,研究細胞所受的作用力。(A. Ashkin, J.M. Dziedzic, J.E. Bjorkholm and S. Chu. 1986. "Observation of a Single-Beam Gradient Force Optical Trap for Dielectric Particles." Opt. Lett. 11 (5) 288-290. )

原理:(參見下圖b)
以光造成的力對微小物體(如微米尺寸的細胞)操弄,利用高斯分布(Gaussian distribution)的雷射光束照射微粒,會有光的折射,因動量守恒原理,會出現作用力,又因光束為高斯分布,造成光場強度(intensity profile)的差異,光場強度與作用力成正比,因此靠光束中央與光束外緣的作用力不同,產生的合力會將微粒向前推動,並推向光束的中央。



圖片引用自 http://www.stanford.edu/group/blocklab/Optical%20Tweezers%20Introduction.htm

若以單一光束由上方照射微粒,當微粒中心在焦點之下時,合力往上;微粒中心在焦點上方,合力往下。
因此可使用單一雷射光束與操控物鏡,抓住微粒,使它往焦點移動。

若以兩道光束從相對的方向照射微粒,則可固定微粒。

此技術可研究細胞生物學,通常使用近紅外線雷射(near IR lasers),例如波長1064 nm的銣:雅各雷射(Nd: YAG laser ),因為這個波長的光子能量較低,不會激發電子能階,從而避免破壞生物組織。

    全站熱搜

    skin168 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()