Оптический пинцет фокусирует луч света, удерживая и управляя частицами. Меняя свойства луча, исследователи могут двигать микрочастицы, не прикасаясь к ним. Эта технология, за изобретение которой в 2018 году присудили Нобелевскую премию по физике, обычно требует громоздких микроскопов и оптических устройств.

Кремниевая фотоника дает возможность поместить это оборудование на микросхему, однако до сих пор такой метод не был способен удерживать и управлять клетками, находящимися дальне нескольких микрометров от устройства. Это ограничивает область применения технологии в биологических экспериментах, требующих стерильных условий: образцы обычно располагаются под стеклом толщиной 150 микрометров.

Инженеры Массачусетского технологического института разработали новый режим работы для интегрированного оптического пинцета. Систему, изготовленную на его основе, они назвали интегрированной оптической фазированной антенной решеткой. Это комплекс микроскопических антенн, нанесенных на микрочип, пишет MIT News.

Управляя оптическим сигналом каждой антенны, исследователи могут модифицировать луч света и, что самое важное для создания пинцета, плотно фокусировать его. Этого удалось добиться путем создания определенных фазовых диаграмм направленности для каждой антенны. В результате расстояние, на котором луч удерживает клетки, удалось увеличить в 100 с лишним раз.

«Никто еще не создавал оптический пинцет по технологии кремниевой фотоники, способный улавливать микрочастицы на расстоянии нескольких миллиметров. Это прогресс на несколько порядков по сравнению с прошлыми успехами», — заявила Елена Натарос, одна из исследователей.

В прошлом году ученые из Китая разработали новый метод использования лазерного луча для перемещения объектов макроскопического масштаба, размером от 100 нм и более. Эта технология в будущем может применяться, в частности, для изучения Марса и других планет.