Tekst źródłowy strony Metody Biofizyki Molekularnej/Szczypce optyczne

Optyczne szczypce, to urządzenie, które pozwala na pułapkowanie i przemieszczanie różnych mikroskopowej wielkości przedmiotów  za pomocą silnie skupionej wiązki światła.

Strumień światła może być używany jako szczypce do manewrowania małymi cząsteczkami w roztworze. W przeciwieństwie do metod biochemicznych, gdzie wiele cząsteczek obecnych w roztworze jest badanych w ciągu jednego eksperymentu, za pomocą optycznych szczypiec jest możliwa obserwacja pojedynczej cząsteczki.

Stosowane są siły rzędu pN, obiekty mogą być przesuwane na odległości nm, a rozmiary obiektów mieszczą się w zakresie od 10 nm do ponad 100 mm.

[[wikien:Arthur Ashkin|Arthur Ashkin]], emerytowany naukowiec pracujący dla laboratorium Bella, jest uważany za ojca pułapek optycznych. Badaniami nad pułapkowaniem cząsteczek w strumieniu lasera zajmował się od lat 60-tych XX w, konstruując w 1986 roku pierwsze szczypce optyczne. Jest pionierem w badaniach atomów, cząsteczek i komórek za pomocą szczypiec optycznych.

Pionierskie prace Ashkina umożliwiły [[wikipl:Steven Chu|Stevenowi Chu]] rozwój prac badawczych nas chłodzeniem i pułapkowaniem atomów, za co w 1997 roku otrzymał nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki wraz z [[wikipl:Claude_Cohen-Tannoudji|Claudem Cohen-Tannoudjim]] and [[wikipl:William_D._Phillips|Williamem Phillipsem]]. [[wikien:Arthur Ashkin|Ashkin]] pułapkowal duże cząsteczki natomiast [[wikipl:Steven Chu|Chu]] rozwinął technikę pułapkowania neutralnych atomów. 

==Działanie szczypiec optycznych==
Promień lasera jest skupiany przez obiektyw mikroskopu w postaci plamki w płaszczyźnie próbki. Plamka staje się pułapką optyczną zdolną do utrzymania cząsteczki w swoim centrum. Oddziaływania odczuwane przez cząsteczkę są spowodowane siłą wynikającą z natężenia pola elektrycznego wytworzonego przez promień laserowy.
:<math>\vec F = \frac 12 \vec \alpha \times \nabla \vec E^2</math>
gdzie: <math>\alpha</math> &mdash; polaryzowalność, <math>E</math> &mdash; natężenie pola laseroweg.o

Inne siły „pchające” cząstkę do środka wiązki to siły wynikające z obdarzenia światła pędem <math>p=\nicefrac h\lambda</math>. Oddziaływanie można zauważyć dla obiektów o masach mniejszych niż <math>\unit{}{\mu g}</math>.

Szczypce optyczne są konstruowane poprzez modyfikację mikroskopu optycznego. W badaniach próbek biologicznych stosuje się laser podczerwony (neodymowy) o długości fali 1064 nm (obszar, w którym próbki są przezroczyste). Szczypce optyczne mogą być zarówno prostym narzędziem do manipulowania obiektami o mikrometrowej wielkości jak i zaawansowanym urządzeniem pod kontrolą komputera, umożliwiającym pomiar przemieszczeń i sił z dużą dokładnością.

==Zastosowania==
*Rozciąganie cząsteczek, pomiary elastyczności (np.DNA), rozfałdowywanie białek.
*Przemieszczanie  obiektów: ukierunkowane, wybiórcze badanie zachowania molekuł biologicznych w wybranych układach, badanie oddziaływań z otoczeniem (enzymy).