本文的第二部分继续了基本光学镊子的探索。这部分构成一个完整的系统,DIY光学镊子系统以及基本光学镊子装置的扩展。
光学镊子显然不是一个简单的系统,一个完整的系统需要透镜,二向色镜,激光,摄像机,防振等(图1)中国机械网okmao.com。如果这一切看起来有些神秘,神奇,甚至令人难以置信,那么这就是量子物理学,这是非常正常的反应。尽管如此,所需的每个零件都可以作为标准组件购买。
光学镊子的详细构造与大多数与微小粒子甚至粒子物理相关的仪器不同,在这些仪器中,随着粒子变小,您需要更大,成本更高的设备(以超级对撞机为例)。您可以花几千美元购买基本部件来制造镊子(激光,特殊透镜,光束转向镜,介电镜和照相机),然后自己动手,而学生实验室已经做到了。大多数DIY设计都使用标准的光学显微镜,但有些还包括光学显微镜的结构,但仅具有光学镊子所需的透镜和功能,而没有使用通用显微镜的任何不必要的功能(图2)。
尽管由物理学家开发,但光镊已成为生物学,医学和化学领域中不可或缺的工具,用于处理从测试球到DNA字符串的微小物体(图3)。
当然,现在可以买到商用光学镊子。布鲁克公司提供了一个典型的装置,并提供了一个选件,该选件在基本的光学镊子中增加了原子力显微镜(AF)(图4),这是精确进行样品评估和作图所需的功能和仪器。
不出所料,自从激光镊子问世以来,在激光,闭环计算机控制和数据分析的推动下,性能,功能,尺寸和成本有了许多改进和增强。压电定位和精密电机仅举几个方面。一些设计甚至提供了多个陷阱来创建可用于细胞分选和生物医学诊断的微流控设备(图5)。
结论
创新通常来自不可预见的来源和多种因素。对于光学镊子来说,这是激光器的发展,使用锥形透镜将激光输出整形为贝塞尔光束,从两个角度深入了解基本物理原理以及处理和操纵微小粒子和线束的需求。像磁共振成像一样,这种进步无法通过简单的外推法获得许多进展预测,例如众所周知的半导体“路线图”和摩尔定律,该定律在过去几十年中已定义了集成电路,强调连续的特征收缩周期以及增加的晶体管密度。