Nobelpreisgekrönte Technik der optischen Pinzette wird noch viel besser

Mit einem Laserstrahl winzige Objekte festhalten und manipulieren: Die Idee der optischen Pinzette ist 60 Jahre alt, der Durchbruch kam in den 1980er-Jahren. Nach der Ehrung mit dem Nobelpreis vor wenigen Jahren haben Wissenschaftler jetzt die Technik weiter verfeinert.

Durchbruch: Optische Pinzetten jetzt noch präziser

Moleküle, Viren, Bakterien und andere winzige Objekte berührungslos festhalten zu können, ist eine Fähigkeit, die für viele Bereiche der Wissenschaft von großer Bedeutung sind. Kein Wunder, dass der Erfinder der optischen Pinzette, Arthur Ashkin, im Jahr 2018 dafür mit dem Nobelpreis geehrt wurde. Allerdings haben die Systeme bisher ein Problem. Die eingefangenen Objekte sind nicht vollständig fixiert. Genau das will ein Forscherteam jetzt besser machen.

"Ein Teilchen in einer optischen Pinzette wackelt ständig hin und her, aber seine Bewegung ist auf ein bestimmtes Volumen beschränkt", beschreibt Dr. Une Butaite von der University of Exeter, England, das Phänomen, das optische Pinzetten seit den 1980er-Jahren plagt. Zusammen mit seinem Kollegen Dr. David Phillips und einem Forscherteam will man für dieses "schwankende Boot" jetzt eine Lösung entwickelt haben. Herkömmliche optische Pinzette (links) und maßgeschneiderte optische Falle (rechts) Um die winzigen Objekte einfangen zu können, wird Laserlicht so stark wie möglich auf einen Punkt fokussiert - manchmal deutlich kleiner als das Objekt selbst. Hier kommt es in der Funktionsweise aber zu einem Widerspruch, der das "Wackel-Problem" verstärkt. Licht interagiert stärker mit Partikeln an deren Oberfläche.

Der Licht-Anzug

Hier setzt die Arbeit an, die Dr. Une Butaite und Kollegen in Science Advances veröffentlicht haben. Laut ihren Berechnungen sollte es möglich sein, Objekte sozusagen in Licht einzuhüllen, "als würde man es fest umarmen." Wie die Wissenschaftler beschreiben, ist dieser Ansatz aber durchaus komplex, den jeder Partikel benötigt einen genau angepassten "Licht-Anzug". Dieser kann durch eine Technik namens "Wellenfrontformung" perfekt angepasst werden.

Dem Team ist es demnach gelungen, die für die Berechnung nötigen Methoden sowie die entsprechenden experimentellen Techniken zu entwickeln. Neben Forschern aus England waren auch Wissenschaftler aus Schottland und Österreich maßgeblich an dem Projekt beteiligt.


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