一、光鑷的定義

由于激光聚集可形成光阱，微小物體受光壓而被束縛在光阱處，移動(dòng)光束使微小物體隨光阱移動(dòng)，借此可在顯微鏡下對(duì)微小物體(如病毒、細(xì)菌以及細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞器及細(xì)胞組分等)進(jìn)行的移位或手術(shù)操作。

光鑷，又被稱為單光束梯度力光阱，日常，我們用來挾持物體的鑷子，都是有形物體，我們感覺到鑷子的存在，然后通過鑷子施加一定的力鉗住物體。捕獲微小粒子的光鑷是一個(gè)特別的光場(chǎng)，這個(gè)光場(chǎng)與物體相互作用時(shí)，物體整個(gè)受到光的作用從而達(dá)到被鉗的效果，然后可以通過移動(dòng)光束來實(shí)現(xiàn)遷移物體的目的。如果以形成光場(chǎng)的中心劃定一個(gè)幾微米方圓的區(qū)域，你將會(huì)觀察到一旦光子涉足這個(gè)禁區(qū)就會(huì)自動(dòng)迅速墜落光的中心，表現(xiàn)出這個(gè)光場(chǎng)具有地心引力的效應(yīng)。如將被光鑷捕獲的粒子比做墜入碗底的玻璃珠，那么，光鑷又酷似一個(gè)陷阱。這個(gè)特別的光場(chǎng)造就了一個(gè)勢(shì)能較低的區(qū)域（碗底），即從這區(qū)域內(nèi)到區(qū)域外存在一個(gè)勢(shì)壘（碗壁）。當(dāng)物體的動(dòng)能不足以克服勢(shì)壘時(shí)，粒子將始終停留在阱內(nèi)。雖然光與物體相互作用的過程我們是看不見的摸不著，其結(jié)果展現(xiàn)給我們的是，通過光鑷作用的物體是在按特定路線運(yùn)行。光鑷搬運(yùn)粒子的情形就酷是一個(gè)無形的機(jī)械手，這個(gè)看不見的機(jī)械手將按照您的意志形自如地控制目標(biāo)粒子。

二、光鑷的應(yīng)用

光鑷的發(fā)明使光的力學(xué)效應(yīng)走向?qū)嶋H應(yīng)用，使人們?cè)谠S多研究中從被動(dòng)的觀察轉(zhuǎn)而成為主動(dòng)的操控,同時(shí)光鑷對(duì)于捕獲微小粒子、測(cè)量微小作用力及生產(chǎn)微小器件等許多方面都有非常重要的意義，現(xiàn)主要從以下幾個(gè)方面介紹光鑷的研究及應(yīng)用。

1.光鑷在生物細(xì)胞上的應(yīng)用研究

對(duì)細(xì)胞操控的研究

光鑷操控細(xì)胞，可以高選擇性的分選細(xì)胞或細(xì)胞器 。目前，研究者已經(jīng)建立了一套分選單條染色體的實(shí)驗(yàn)方法，為基因測(cè)序提供了更有效、更準(zhǔn)確的方法。同時(shí)光鑷還可用來測(cè)量細(xì)胞表面的電荷，因?yàn)榧?xì)胞表與荷細(xì)胞的生長和細(xì)胞的凋亡有著非常密切的關(guān)系。

對(duì)細(xì)胞應(yīng)變能力的研究

細(xì)胞內(nèi)部的應(yīng)變能力在通常情況下是很難用顯微鏡觀察到的, 單一的生理學(xué)或者形態(tài)學(xué)參數(shù)很難定義細(xì)胞的生存能力。光鑷是對(duì)活體細(xì)胞進(jìn)行非侵入微觀操縱的有利工具, 能夠誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)變。其發(fā)出的近紅外連續(xù)激光能夠誘導(dǎo)線蟲類C.elegans發(fā)生應(yīng)變。根據(jù)C.elegans 特殊的應(yīng)變能力,發(fā)現(xiàn)在不同的激發(fā)波長、激發(fā)功率和照射時(shí)間內(nèi),C.elegans的應(yīng)變也各不相同。這種方法可在其他動(dòng)植物細(xì)胞中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。