印度科学研究所 学分:印度科学研究所 操纵细胞、微粒和纳米粒子等微小悬浮粒子的工具在基础科学的进步和新技术的发现中发挥着重要作用
特别是，用光操纵材料已经在从原子物理学到微生物学和分子医学等不同领域取得了重大突破
30多年前，贝尔实验室的阿瑟·阿什金首次提出了一种利用聚焦激光捕捉物体的装置，该装置获得了2018年诺贝尔物理学奖
这些设备被称为光镊，现在是生物学、软物质物理学和量子光学研究中的关键仪器
光镊和其他传统捕获技术面临的一个主要问题是，它们无法容纳极小的物体，也称为货物
想象一下只用一对针捡起盐粒！使它变得困难的是，捕获一个粒子所需的力随着它的尺寸减小而减小
等离子体技术是使这些光镊深入到纳米尺度并成为所谓的“纳米镊子”的关键技术突破
当受到光的照射时，贵金属纳米结构会在自身周围产生一个强电磁场，可以吸引和捕获附近的纳米粒子
然而，等离子体镊子也有局限性
由于影响范围有限且固定在空间中，这些镊子只能捕获其附近的纳米粒子
这使得整个捕获过程对于运输来说固有地缓慢和低效
因此，设计一种既具有传统等离子体镊子的效率，同时又像传统光镊一样具有可操作性的技术是很重要的
在早期的工作(发表在《科学机器人学》上)中，研究人员首次通过磁力和光学力的综合作用展示了等离子体镊子的可操作性
然而，由于这种混合方法，这些镊子不适用于某些类型胶体，例如磁性纳米粒子
也不可能独立控制它们进行平行操作练习
在这项发表在《自然通讯》杂志上的工作中，研究人员展示了一种先进的纳米操纵技术，这种技术只对光学力起作用，因此在自然界中用途广泛
在实验中，他们将等离子体纳米圆盘(由银制成)集成到电介质微棒(由玻璃制成)上，并用聚焦激光束操纵混合结构
这是“光镊中的光镊”概念的一种独特表现形式，在这种概念中，捕获和操纵是通过单个激光束来实现的
这些全光学纳米镊子可以在任何流体环境中被驱动到任何目标物体，具有精确的控制，以高速和高效地捕获、运输和释放小到40纳米的纳米级货物(病毒、DNA和各种大分子的典型长度尺度)
研究人员还展示了在操纵各种纳米物体时的平行和独立控制，包括荧光纳米钻石、具有超低激光功率的磁性纳米粒子，该激光功率低于柔软生物物体的典型损伤阈值
这种经过验证的技术可以实现纳米材料(如纳米晶体、荧光纳米金刚石和量子点)的分离、操作和芯片级组装，并允许对脆弱的生物样本(如细菌、病毒和各种大分子)进行非侵入性操作
除了将小物体带到微流体装置的不同位置，研究人员还可以用高空间分辨率定位它们，然后在必要时将它们带走
这种能力可能为纳米组装和传感开辟新的途径
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