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光镊技术新突破:成功克服过热现象

三年前,亚瑟·阿什金( Arthur Ashkin)因发明光镊技术而获得诺贝尔奖,该技术使用高功率激光束来捕获和操纵粒子。与亚瑟在1986年发布的第一代光镊技术相比,当今的光镊技术已然取得了重大突破,被广泛用于生物系统研究项目中。

以往的光镊技术存在一些缺陷,它与激光束的长时间相互作用会改变分子和颗粒,从而导致的过高温度会对它造成损坏。

近日,德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员宣布他们创造了一种新版本的光镊技术来解决这个问题,这将帮助人们更好地利用光镊技术进行新型研究,并简化当今使用该技术的过程。

据悉,避免过热问题的突破来自两个概念的结合:

1)使用由一种新材料组成的基板,该材料在被光照射到的情况下会冷却;

2)在热泳现象中,移动的粒子通常会被吸引到较冷的环境中。较冷的材料会吸引颗粒,使它们更容易隔离,同时还能防止它们过热。

解决了过热的问题,光镊技术便可以更广泛地用于研究生物分子、DNA、疾病等。

目前光镊技术的应用非常广泛,分析 DNA 便是常见用途之一。但利用光镊技术分析DNA需要将纳米尺寸的玻璃珠附着在颗粒上,然后将激光照射在珠子上来移动粒子。在此操作中,研究人员不能直接移动粒子本身,因为光的加热效应会损坏 DNA。当人们被迫在这个过程中添加更多步骤时,不确定性就增加了,因为这相当于在已知的生物系统中引入了可能影响它的其他东西。

而新版光镊技术的出世正是为了消除这些额外步骤,以减少未知的影响因素。

据了解,德克萨斯大学奥斯汀分校研究团队的下一步行动包括开发自主控制系统,使未经专门培训的人也能够快速掌握系统操作方法。另外,他们还将拓展光镊技术处理血液和尿液等生物液体的能力并努力使之商业化。

随着光镊技术的升级,未来它的身影将会出现在更多领域的舞台上,用光束控制微小物品的绝活也必将给人类带来更多惊喜。

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