Vědci zdokonalili optické pasti, jsou jako z filmu Krotitelé duchů

Mezinárodnímu vědeckému týmu s českou účastí se podařilo zdokonalit optické pasti, které umožňují manipulaci s mikroskopickými objekty a také studium struktur hluboko uvnitř živých tkání. Výzkumníci objev s nadsázkou připodobňují k „protonovému batohu“ filmových Krotitelů duchů.

Ukázka ze hry Krotitelé duchů
Zdroj: Youtube Capture

„Standardní vláknové optické pasti lze k manipulacím použít pouze v umělých podmínkách na skle mikroskopu. Naše práce je první demonstrace trojrozměrného zachycení a manipulace mikročástic pomocí předem navržených světelných polí, která vycházejí z optických vláken. Díky tomu se nám v budoucnu otevřou vzrušující možnosti, jak manipulovat a zasahovat uvnitř živé hmoty,“ popsal vědec Tomáš Čižmár. Vědci doufají že nové objevy umožní například pozorovat některé důležité buněčné procesy v přirozeném prostředí.

Jak vypadá optická past

Optickou past tvoří laserový svazek soustředěný do miniaturní stopy o průměru vlnové délky světla. Jeho prostřednictvím lze zachytit a uvést do pohybu třeba buňku, bakterii nebo část DNA.

Optické pasti nejsou žádnou novinkou, tým s podporou brněnského ústavu ovšem novátorsky využil metodu holografického tvarování světla k vytvoření trojrozměrné pasti za jediným optickým vláknem o tloušťce menší než lidský vlas.

Dosud užívané metody vyžadují objemnou optiku umístěnou v blízkosti manipulovaných mikroskopických objektů. Oproti tomu nová metoda s použitím tenkého optického vlákna umožňuje přístup do skrytých dutin. Dovolí tak pozorování, manipulaci i zásahy hluboko v tkáních živých organismů bez hrozby vážného poškození citlivých struktur.

Složitý výzkum vyžaduje mezinárodní spolupráci

Aby bylo možné optické pasti vytvářet tímto způsobem, vyvinuli vědci novou třídu optických vláken. Poskytuje dosud nedosažitelnou úroveň fokusování světla. Je to nezbytné pro stabilní zachycení mikročástic světlem. Průlomový přístup navíc dovoluje současně vytvořit několik pastí, které pak přemísťují zachycené objekty s nanometrovou přesností i uvnitř jinak neprůhledného prostředí.

Studii zahájili na univerzitě v Dundee ve Skotsku za podpory německého Planckova institutu, kde také vyvinuli nová optická vlákna. Dále se na studii podílel Leibnizův institut pro fotonické technologie v Jeně a brněnský Ústav přístrojové techniky. Mezinárodní tým vedl český rodák Čižmár, který po deseti letech působení ve Skotsku zahájil letos nový výzkumný projekt na vývoj holografické endoskopie právě v brněnském ústavu.