เทคนิคช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเคลื่อนย้ายโปรตีน ไวรัส และวัสดุนาโนได้แหนบเลเซอร์ชุดใหม่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถควบคุมวัตถุที่มีขนาดหลายหมื่นล้านอย่างที่ไม่เคยปรากฏมาก่อน อุปกรณ์ดังกล่าวช่วยให้นักชีววิทยาสามารถตรวจหาไวรัสและโปรตีนแต่ละตัวได้โดยไม่ต้องเสี่ยงกับการทอด
“มันเป็นวิธีการที่ฉลาดมาก” ฟิล โจนส์ นักฟิสิกส์ด้านทัศนศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอนกล่าว “คุณสามารถดักจับวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่ามากโดยใช้พลังงานเลเซอร์น้อยกว่ามาก”
ตั้งแต่ปี 1980 นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาโมเลกุล
แบคทีเรีย และวัตถุขนาดเล็กอื่นๆ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ด้วยการดักจับพวกมันด้วยแสงเลเซอร์ เลนส์จะโฟกัสแสงไปที่ตัวอย่าง และแรงที่ละเอียดอ่อนที่กระทำโดยแสงจะดันวัตถุเข้าหาศูนย์กลางของลำแสง
แต่เทคนิคนี้มีข้อจำกัด: มีปัญหาในการดักจับวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นหลายร้อยนาโนเมตรของแสงเลเซอร์ หากนักวิทยาศาสตร์ต้องการสำรวจความอยากรู้อยากเห็นทางชีววิทยาที่มีขนาดเล็กลง เช่น โปรตีน พวกเขาจะต้องเพิ่มกำลังแสงเลเซอร์ (ซึ่งอาจทำให้ตัวอย่างร้อนเกินไป) หรือผูกมัดตัวอย่างกับวัตถุขนาดใหญ่กว่า (ซึ่งอาจทำให้ตัวอย่างมีพฤติกรรมแตกต่างจากที่ทำด้วยตัวเอง)
Romain Quidant นักฟิสิกส์นาโนออปติกจาก Institute of Photonic Sciences ในบาร์เซโลนา เป็นหนึ่งในนักวิจัยหลายคนที่พยายามหาวิธีเอาชนะข้อจำกัดด้านขนาดของแหนบทางแสง ในปี 2009 เขาและกลุ่มของเขาได้เสนอเทคนิคการแหนบโดยใช้พลาสโมนิกส์ การศึกษาแสงที่มีปฏิสัมพันธ์กับส่วนประกอบของสสารที่เล็กกว่าความยาวคลื่นของมัน ( SN: 11/7/09, p. 26 ) นักวิจัยพบว่าอิเล็กตรอนที่ลอยอยู่ในโลหะ เช่น ทอง สามารถทำหน้าที่เป็นเลนส์ขนาดนาโนร่วมกันเพื่อโฟกัสแสงไปยังพื้นที่เล็กๆ
ตอนนี้ Quidant และทีมของเขาได้นำแนวคิดนั้นไปปฏิบัติด้วยการคุมกำเนิดที่ประกอบด้วยใยแก้วนำแสงที่ติดอยู่กับมอเตอร์ พวกเขาเรียวปลายเส้นใยและติดแผ่นฟิล์มสีทองบาง ๆ ที่มีรูกว้างระหว่าง 130 ถึง 180 นาโนเมตรที่มีรูปร่างเหมือนหูกระต่าย จากนั้นพวกเขาก็ฉายแสงเลเซอร์ผ่านเส้นใยและส่วนปลายที่ทำเองลงในถังน้ำที่เกลื่อนไปด้วยเม็ดพลาสติกขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 นาโนเมตร Quidant กล่าวว่า “ลูกปัดไม่สามารถติดกับแหนบแบบเดิมได้
ในการศึกษา ที่ ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 2 มีนาคมในNature Nanotechnologyทีมงานของ Quidant รายงานว่าแสงเลเซอร์ที่โฟกัสเป็นพิเศษจะจับลูกปัดแต่ละเม็ดเป็นเวลาหลายนาที เมื่อลูกปัดพยายามจะหลบหนี แสงก็ผลักลูกปัดกลับเข้าที่ เมื่อนักวิจัยติดลูกปัดแล้ว พวกเขาใช้มอเตอร์เพื่อขยับเส้นใยและทำให้ลูกปัดในทุกทิศทาง ซ้ายไปขวา ไปข้างหน้าและข้างหลัง แม้กระทั่งขึ้นและลง
แม้ว่าแหนบเลเซอร์เหล่านี้อาจมีประโยชน์สำหรับนาโนเทคโนโลยีทุกประเภท แต่โจนส์กล่าวว่าพวกมันมีคำสัญญาทางชีววิทยามากที่สุด เลเซอร์ต้องการพลังงานเพียงไม่กี่มิลลิวัตต์ ซึ่งเทียบเท่ากับตัวชี้เลเซอร์ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงที่ตัวอย่างจะดูดซับพลังงานของเลเซอร์และความร้อนสูงเกินไป โจนส์วาดภาพนักชีววิทยาจับไวรัสและติดไว้บนเซลล์เพื่อดูการโจมตี “คุณสามารถวางอนุภาคเหล่านี้ตรงที่คุณต้องการได้” เขากล่าว
“ถ้าอย่างนั้น คำถามพื้นฐานควอนตัมก็คือ สภาพที่พัฒนาแล้วมีจริงหรือไม่ หรือเป็นเพียงกลอุบายทางคณิตศาสตร์ และเราไม่ควรปฏิบัติกับมันเหมือนจริงหรือ” แคร์โรลล์ กล่าว.
หากแนวทางของเขาไม่ควบคุมสมองของ Boltzmann แนวทางต่างๆ ในการสร้างแบบจำลองจักรวาลจะเป็นไปได้มากขึ้น ตัวอย่างเช่น แบบจำลองที่มีหลายจักรวาล อาจถูกทิ้งลงในถังขยะ เพราะมันบ่งบอกถึงสมองของ Boltzmann มากเกินไป อาจถูกนำมาพิจารณาใหม่
“เรากำลังบอกว่าคุณพักผ่อนได้นิดหน่อย” แคร์โรลกล่าว “นี่เป็นตัวอย่าง … ที่ความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับปัญหาบางอย่างในฐานรากควอนตัมส่งผลต่อการที่คุณคิดว่าแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาบางอย่างถูกต้องตามกฎหมายหรือไม่ ดังนั้นฉันจึงคิดว่ามันเยี่ยมมาก เพราะมันบอกว่าคุณไม่สามารถหุบปากและคำนวณได้จริงๆ”
บางที Mach อาจกล่าวว่าสถานะควอนตัมเป็นเพียงเครื่องมือทางคณิตศาสตร์สำหรับการแสดงปรากฏการณ์ เช่นเดียวกับที่เขาเชื่อว่าเป็นอะตอม หรือบางทีเขาอาจเห็นความก้าวหน้าในมุมมองของเขาว่าสักวันหนึ่งนักฟิสิกส์จะเลิกเล่นอะตอมราวกับว่าพวกมันเป็นก้อนหินและสร้างภาพแห่งความเป็นจริงที่สดใสยิ่งขึ้น
Mach ทำนายว่า “ในขณะที่สติปัญญา … เติบโตขึ้นอย่างมีระเบียบวินัย” Mach ทำนายว่า “วิทยาศาสตร์กายภาพจะเลิกเล่นโมเสคด้วยหิน และจะค้นหาขอบเขตและรูปแบบของเตียงซึ่งกระแสแห่งปรากฏการณ์ที่มีชีวิตไหลผ่าน”
ตามที่ไอน์สไตน์อธิบายไว้ ในบทความที่ มีผู้ร่วมมือ Boris Podolsky และ Nathan Rosen กลศาสตร์ควอนตัม – เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่ควบคุมอาณาจักรย่อย – ดูเหมือนไม่สมบูรณ์ หากอนุภาคของแสงสองอนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กันและจากนั้นจึงบินห่างกัน คณิตศาสตร์ควอนตัมอธิบายว่าพวกมันยังคงเป็นระบบเดียว การวัดคุณสมบัติของอนุภาคตัวใดตัวหนึ่งจึงสามารถบอกคุณได้ทันทีว่าผลลัพธ์จะเป็นอย่างไรเมื่อมีคนวัดคุณสมบัติเดียวกันสำหรับอนุภาคอื่น ในภาษาที่ใช้อธิบายสถานการณ์นี้ อนุภาคจะ “พัวพัน”
