Оптико-акустический пинцет для манипулирования микрочастицами

Оптико-акустический пинцет для манипулирования микрочастицами

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5

в пространственном распределении силы делают необходимым предваритель-

ное математическое моделирование процесса. При дальнейшем увеличении рас-

стояния кривая постепенно стремится к нулю.

Следует отметить, что при изменении безразмерной длительности импульса

меняется не только положение области удержания, но и координата, соответ-

ствующая максимальному значению силы усредненного воздействия. Таким об-

разом, структура поля силового воздействия на частицу позволяет перемещать

частицы в пространстве и выполнять сложные операции по позиционированию

частиц. Существенным является наличие области удержания, позволяющей фик-

сировать частицы с определенными параметрами в пространстве. Кроме того,

становится возможным выполнение таких операций с микро- и наночастицами,

как их сортировка по массе и размерам.

Наконец, с позиции практики очень важна зависимость параметров воздей-

ствия пинцета на частицы от комбинации параметров лазерного излучения,

входящих в выражение для безразмерной длительности импульса. Это позволит

добиваться необходимых параметров воздействия, варьируя параметры имею-

щегося у исследователей лазерного оборудования.

Выводы.

Для достижения необходимого эффекта воздействия пинцета на

частицу необходим правильный выбор параметров лазерного излучения. Варь-

ируя параметры излучения можно изменять характеристики перемещения

частицы.

Согласно результатам проведенного анализа, изменяя радиус пучка лазерно-

го излучения можно достигнуть требуемого воздействия на частицу и, тем самым,

управлять ее перемещением в жидкой среде. Следует отметить, сила воздействия

существенно зависит от материала частицы. Так, максимальная сила воздействия,

например, на золотую частицу достигается при радиусе пучка лазерного излуче-

ния

5, 5 10



 

м и длительности лазерного импульса

5 10



  

с.

Разработанную модель можно применять для выбора оптимальных пара-

метров лазерного излучения, необходимого как для манипуляции живыми объ-

ектами (клетками и их органеллами), так и объектами неживой природы,

например, заряженными коллоидными частицами в растворах.

ЛИТЕРАТУРА

Zharov V.P., Malinsky T.V., Alekhnovich V.I

. Photoacoustic manipulation of particles and

cells // Rev. Sci. Instrum. 2003. Vol. 74. P. 779–781. DOI: 10.1063/1.1523134

Svoboda K., Block S.M

. Biological applications of optical forces // Ann. Rev. Biophys.

Biomol. Struct. 1994. Vol. 23. P. 247–285. DOI: 10.1146/annurev.bb.23.060194.001335

Singlemolecule

biomechanics with optical methods / A.D. Mehta, M. Rief, J.A. Spudich,

D.A. Smith, R.M. Simmons

// Science. 1999. Vol. 283. No. 5408. P. 1689–1695.

DOI: 10.1126/science.283.5408.1689

Мельников Д.М., Шиганов И.Н.

Исследование технологических сред методом лазер-

ного фазового анализа // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2015.

№ 4. С. 100–108. DOI: 10.18698/0236-3941-2015-4-100-108