悉尼科技大学 信用:王凡博士 就像《星球大战》中的绝地武士使用原力控制远处的物体一样，科学家可以使用光或光学力来移动非常小的粒子
这项被称为“光镊”的开创性激光技术的发明者被授予2018年诺贝尔物理学奖
光镊在生物学、医学和材料科学中用于组装和操纵纳米粒子，如金原子
然而，该技术依赖于被捕获的粒子和周围环境的折射特性的差异
现在，科学家们发现了一种新技术，使他们能够操纵与背景环境具有相同折射特性的粒子，从而克服了一项根本性的技术挑战
这项名为“利用高掺杂上转换纳米粒子超越折射率失配的光镊”的研究刚刚发表在《自然纳米技术》杂志上
“这一突破具有巨大的潜力，特别是在医学等领域，”主要合著者Dr
王凡来自悉尼科技大学(UTS)
“推动、拉动和测量细胞内微观物体(如脱氧核糖核酸链或细胞内酶)的力的能力，可能导致在理解和治疗许多不同疾病(如糖尿病或癌症)方面取得进展
“用于操作细胞的传统机械微探针是侵入性的，并且定位分辨率低
他们只能测量细胞膜的硬度，而不能测量细胞内分子运动蛋白的力量，”他说
研究小组开发了一种独特的方法，通过用稀土金属离子掺杂纳米晶体来控制纳米颗粒的折射特性和发光
在克服了第一个基本挑战后，研究小组优化了离子的掺杂浓度，以更低的能量水平实现纳米粒子的捕获，效率提高了30倍
“传统上，你需要数百毫瓦的激光功率来捕获一个20纳米的金粒子
“利用我们的新技术，我们可以用几十毫瓦的能量捕获一个20纳米的粒子，”第一作者和UTS·皮尤说
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UTS电气和数据工程学院的候选人
“我们的光镊还对水溶液中的纳米粒子实现了创纪录的高灵敏度或“刚性”
值得注意的是，与旧方法相比，这种方法产生的热量可以忽略不计，所以我们的光镊提供了许多优势，”他说
同为主要合著者的Dr
新南威尔士州大学的彼得·里斯说，这一概念证明研究是一个领域的重大进步，对于生物研究人员来说，这个领域正变得越来越复杂
“开发高效纳米力探针的前景非常令人兴奋
他说:“希望力探针可以被标记为针对细胞内结构和细胞器，从而能够对这些细胞内结构进行光学操作。”
生物医学材料与器件研究所所长、著名合著者金大勇教授说，这项工作为细胞内生物力学的超分辨率功能成像开辟了新的机会
“IBMD的研究重点是将光子学和材料技术的进步转化为生物医学应用，这种类型的技术发展很好地符合这一愿景，”金教授说
“一旦我们回答了基础科学问题，发现了光子学和材料科学的新机制，我们就开始应用它们
这一新进展将使我们能够使用低功耗和低侵入性的方法来捕捉纳米物体，如活细胞和细胞内隔室，以实现高精度操作和纳米生物力学测量
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