¿Qué son las pinzas láser?

Las pinzas láser, también conocidas como pinzas ópticas, usan rayos láser para atrapar partículas microscópicas o nanoscópicas con un posicionamiento tridimensional preciso. Los rayos láser aprovechan un fenómeno llamado falta de coincidencia del índice de refracción. Vemos esto cada vez que miramos una pajita en un vaso de agua. En escalas pequeñas, la sutil flexión de la luz por la partícula da como resultado que se le transmita el impulso, proyectando una pequeña fuerza atractiva o repulsiva. El resultado es una precisión y control extremadamente finos sobre una sola partícula en el haz, control en escalas subnanométricas.

Las pinzas láser solo funcionan cuando el material utilizado es dieléctrico, lo que significa un aislante que es contrario a los campos electromagnéticos. Un láser enfocado en las pinzas láser genera un campo electromagnético en forma de luz condensada. El enfoque de pinzas láser se puede utilizar para levitar bacterias, virus e incluso átomos y moléculas individuales. Para muchas aplicaciones, pequeñas muestras se unen a un cordón microscópico ligeramente más grande. Incluso se pueden usar múltiples pinzas láser para tirar de partes de una molécula, estirarla y permitir a los científicos observar cómo retrocede. Esto es increíblemente útil para dilucidar sus sutiles propiedades químicas.

El fenómeno de la dispersión óptica por partículas microscópicas fue reportado por primera vez por el científico Arthur Ashkin de Bell Labs en 1970. Luego, en 1986, el científico Steven Chu y otros escribieron un artículo sobre el tema y mejoraron enormemente los sistemas. El Dr. Chu pasó a aplicar las pinzas láser en una amplia variedad de áreas útiles, incluido el enfriamiento de átomos al detenerlas en su lugar, y ganó el Premio Nobel de Física de 1997 por su arduo trabajo.

Las pinzas láser han sido invaluables en el estudio en pequeñas características en máquinas biológicas, como los motores biológicos ubicuos que impulsan el movimiento en la célula. Esto contribuye a la ciencia emergente de la nanotecnología y amplía en gran medida nuestro conocimiento de la biología. El sondeo basado en pinzas láser del citoesqueleto de las células ayudó a los científicos a crear un mapa de alta resolución de la célula, con más detalles que otros enfoques podrían haber producido. Las pinzas láser siguen siendo un área de investigación candente, con equipos intrépidos en Berkeley, Stanford, MIT y muchas otras universidades que explotan las posibilidades de investigación que la tecnología tiene para ofrecer.