Piégeage optique intracavité. L'optique de piégeage (collimateurs C1 et C2, des lentilles L1 et L2) sont placées à l'intérieur de la cavité d'un laser à fibre annulaire (dont la direction est indiquée par les flèches rouges) afin que la position de la particule puisse influencer la perte de cavité. a Lorsque la particule n'est pas dans la région du piège, la perte optique de la cavité est faible, la puissance laser intracavité P est élevée, et par conséquent la particule est attirée vers le centre du piège. La courbe de mise à l'échelle de la puissance laser (ligne continue) montre que la puissance de la pompe Ppump (ligne verticale en pointillés) est supérieure au seuil d'émission laser. b Lorsque la particule est au centre de la zone piège, les pertes de cavité dues à la diffusion de la lumière hors de la cavité par la particule sont maximales. La courbe d'échelle de puissance est décalée vers la droite et le laser est en dessous ou à peine au-dessus du seuil pour la même pompe P. La particule n'est pas fortement piégée. c Lorsque les fluctuations thermiques éloignent la particule de la région du piège, la perte optique de la cavité diminue, P augmente, et la particule est tirée vers le centre du piège
Lors de l'étude des cellules biologiques à l'aide de pincettes optiques, l'un des principaux problèmes est les dommages causés à la cellule par l'outil. Giovanni Volpe, Université de Göteborg, a découvert un nouveau type de force qui réduira considérablement la quantité de lumière utilisée par les pincettes optiques et améliorera l'étude de toutes sortes de cellules et de particules.
"Nous l'appelons "force de rétroaction intra-cavité". L'idée de base est que, selon l'endroit où se trouve la particule ou la cellule que vous souhaitez étudier, la quantité de lumière laser utilisée pour le piéger change automatiquement. Chaque fois que la particule est nette, le laser s'éteint. Lorsque la particule essaie de s'échapper, le laser se rallume, " dit Giovanny Volpe, maître de conférences au département de physique, Université de Göteborg.
Une pince à épiler optique est un faisceau laser focalisé qui peut piéger les particules. Précédemment, Deux types de forces différentes qui émergent de ce type d'outil ont été identifiées :la force de gradient (ce qui signifie que la particule va à l'encontre de l'intensité du laser) et la force de diffusion (où la particule est poussée vers le laser). Giovanni Volpe et son équipe ont découvert un troisième type de force dans ce royaume, et une nouvelle façon de construire des pincettes optiques. Ces percées sont sur le point d'améliorer considérablement l'étude des cellules biologiques uniques.
« Avec cette méthode, jusqu'à 100 fois moins de lumière est nécessaire, dans certains cas, par rapport à l'utilisation d'une pince à épiler optique traditionnelle, " explique Giovanni Volpe. " Avec moins de lumière, vous causez moins de dommages photo à la cellule que vous étudiez."
Montage expérimental. a Le montage comprend un laser à fibre dopée Yb pompé par diode, l'optique de piégeage, et le microscope vidéo numérique. La flèche représente la direction dans laquelle la lumière se déplace. b Mise à l'échelle de la puissance mesurée avec une particule de polystyrène piégée de 4,9 µm de diamètre (carrés oranges) et sans la particule piégée (cercles rouges). A une puissance de pompage de 66 mW (ligne verticale en pointillés), le laser est en dessous du seuil avec la particule (carrés oranges), mais au dessus du seuil sans la particule (cercles rouges)
Cela pourrait être utile pour étudier toute cellule qui est généralement en suspension dans une solution - une cellule sanguine ou une cellule de levure, par exemple, qu'un chercheur voudrait étudier sur une longue période de temps.
"L'un des principaux problèmes lors de l'utilisation de pinces optiques est que la lumière élève la température de la cellule, ce qui est dommageable. Une élévation de 10 degrés pourrait ne pas être tolérable, mais la hausse de 0, 1 degré pourrait être bien. Donc en utilisant moins de lumière, et donc limiter la montée en température, pourrait faire une énorme différence. Les expérimentations pourraient être réalisées de manière plus réaliste par rapport au cycle de vie naturel de la cellule, " dit Giovanni Volpe.
Les résultats sont publiés dans Communication Nature .
