新型光學(xué)鑷子可捕獲形狀不規(guī)則的大顆粒

研究人員開發(fā)出了新型光學(xué)鑷子，它能穩(wěn)定地捕獲大顆粒（約 0.1 毫米）和不規(guī)則形狀的粒子。傳統(tǒng)的光學(xué)鑷子使用高度集中的激光束來捕獲微米或納米尺度的棒狀或球狀顆粒，而這一進(jìn)展可以將基于光的捕獲擴(kuò)大到更廣泛的物體，如細(xì)胞群、細(xì)菌和微塑料。 O ,9,=2j
研究小組負(fù)責(zé)人、日本東京大學(xué)的Satoru Takahashi說：“我們的目標(biāo)是開發(fā)一種能夠詳細(xì)檢測單個(gè)微塑料的環(huán)境測量系統(tǒng)。由于環(huán)境中的微塑料在大小和形狀上千差萬別，我們首先開發(fā)了一種方法來控制顆粒的位置和方向，包括那些大顆粒和形狀不規(guī)則的顆粒。" GR%h3HO2&
研究人員在《光學(xué)快報(bào)》（Optics Letters）雜志上介紹了他們所謂的輪廓跟蹤光學(xué)鑷子。這些鑷子利用成像處理技術(shù)從顯微鏡相機(jī)圖像中提取目標(biāo)粒子的輪廓，然后自動形成用于捕獲的掃描光模式，以實(shí)時(shí)匹配提取的輪廓。 qV7F=1k]

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輪廓跟蹤光學(xué)鑷子可以捕捉到像圖中這樣形狀不規(guī)則的大顆粒。藍(lán)點(diǎn)表示照明點(diǎn)，紅點(diǎn)表示新方法提取的輪廓。

論文第一作者 Ryohei Omine 說：“我們的新型光學(xué)鑷子有可能用于浮游生物和三維培養(yǎng)細(xì)胞等生物體以及環(huán)境樣本。這樣就能通過精確操作進(jìn)行觀察和分析，有助于深入了解它們在各種環(huán)境中的行為。例如，分析微塑料的行為可以為采取更有效的措施減輕污染提供信息，從而改善人類健康和環(huán)境保護(hù)�！�
自適應(yīng)捕捉
傳統(tǒng)的光學(xué)鑷子通常只能捕捉球體和棒狀物體等對稱形狀，因?yàn)椴粚ΨQ或扭曲的形狀會導(dǎo)致光對物體施加的力不平衡。這會導(dǎo)致無法控制的旋轉(zhuǎn)或偏離激光焦點(diǎn)。
新型光學(xué)鑷子克服了這一限制，它能沿著提取的目標(biāo)顆粒輪廓掃描激光焦點(diǎn)，平衡不規(guī)則形狀顆粒周圍的光學(xué)力。此外，掃描光型的大小可以自動調(diào)整，以適應(yīng)目標(biāo)的大小，從而可以用于大于 0.1 毫米的顆粒。

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