La pince à épiler optique est un appareil qui utilise un faisceau laser pour déplacer des objets de la taille d'un micron tels que des cellules vivantes, protéines, et des molécules. En 2018, le physicien américain Arthur Eshkin a reçu le prix Nobel pour cette technologie. Avant ça, il était impossible de déplacer de tels objets puisque toute tentative de les saisir entraînait leur destruction. Les pincettes optiques ne perturbent pas la structure interne de l'objet.

"Optical tweezer est un nom médiatique pour les pièges optiques. Leur principe général de fonctionnement est le suivant :La lentille focalise la lumière laser, et les particules dans le champ de focalisation, selon les lois de la physique, commencer à se déplacer vers l'intensité maximale du champ lumineux. Ainsi, cela permet de capturer et de déplacer des particules. Précédemment, nous avons proposé d'utiliser des microparticules en matériau diélectrique, par exemple, quartz au lieu de lentilles pour augmenter le degré de localisation du champ optique dans la zone de focalisation dans ces pièges optiques, fonctionnant en mode réflexion, " Igor Minin chef de projet, professeur de la division TPU pour l'ingénierie électronique, dit.

En interagissant avec une telle particule, la lumière est focalisée sous la forme d'un jet de photons dans la direction opposée à l'incidence du rayonnement. En raison de ses propriétés, c'est ce jet de photons qui agit comme un piège ou une pince à épiler.

"Pour former un jet photonique classique, il existe une condition nécessaire telle que le rapport des indices de réfraction d'une particule et d'un milieu doit être inférieur à deux. S'il est plus élevé, alors le jet ne se formera pas. Précédemment, on pensait qu'il était impossible d'augmenter l'indice de réfraction et de former en même temps un jet de photons. Nous, conjointement avec une équipe de l'Institut d'optique atmosphérique, avons théoriquement démontré qu'il est possible, " dit Igor Minine.

Pour y parvenir, l'équipe de recherche commune a formé un jet en mode réflexion.

"Il y a deux modes :la réfraction et la réflexion. Dans le premier cas, un jet se forme lorsque la lumière traverse une particule diélectrique. Dans le dernier cas, on met un miroir plat derrière la particule, et le point focal se déplace vers le miroir. Par conséquent, nous avons une double focalisation lorsque la lumière est focalisée à travers une particule sur un miroir, qui le renvoie à la même particule qui forme un jet photonique. En utilisant ce mode, nous avons réussi à former un jet à partir d'une particule diélectrique avec le rapport d'une particule et d'un milieu supérieur à deux. Cela augmente parfois la zone de capture, " souligne le scientifique.

Actuellement, le groupe prépare des expériences pour confirmer les résultats de la simulation dans la pratique.