Brněnští vědci učinili objev, který může otevřít nové experimentální cesty ke světlem poháněným mikromotorům či k novým citlivějším senzorům. Zjistili, že použití fotonů s vlastní rotací, tedy takzvaně kruhově polarizovaného světla, vede k výrazně odlišnému chování částic zachycených v optické pinzetě. O objevu badatelů z Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR v Brně tato instituce informovala v tiskové zprávě, práci nedávno zveřejnil časopis Nature Communications.
Rotace kolem vlastní osy se podle vědců v přírodě i laboratoři projevuje neočekávaně. Koryta řek se například stáčí díky rotaci Země, v medicíně rotace jader atomů pomáhá při magnetické rezonanci odhalit nádory v mozku. Podobně se mohou chovat i fotony, tedy částice světla.
Světlo působí značnou silou na miniaturní předměty o průměru desítek nanometrů až desetin milimetru, může je uvěznit ve světelné pasti. Princip této optické pinzety představil a v biologii využil Arthur Ashkin. Rotaci fotonů k posouvání mikroobjektu využili brněnští vědci jako první. Ve vakuu vytvořili světelnou past, v níž vznikl mnohem menší odpor prostředí a objekty se mohly pohybovat rychleji.
"Od prvních experimentů Arthura Ashkina je známo, že když k zachycení částice používáme fotony bez vlastní rotace, bude částice v pasti držena silněji v okolí světelné pasti, pokud zvýšíme počet fotonů. My jsme však použili fotony s vlastní rotací a zjistili zcela opačné chování. Částice nezůstává ve světelné pasti, ale má tendenci obíhat kolem ní po orbitě, jejíž poloměr se zvětšuje s rostoucím počtem fotonů. Obtížně využitelná vlastní rotace fotonů se tak převádí na cyklický mechanický pohyb částice," uvedl vedoucí výzkumného týmu Pavel Zemánek.
Za úspěchem oddělení Mikrofotoniky, Ústavu přístrojové techniky Akademie věd ČR stojí osmičlenný tým pod vedením profesora Pavla Zemánka, který 6. února 2014 získal Cenu Wernera von Siemense v kategorii Nejvýznamnější výsledek základního výzkumu. Svůj výzkum a experimentální potvrzení existence světelného tažného svazku zveřejnili brněnští vědci v prestižním časopise Nature Photonics a zprávu poté otiskla také většina významných médií po celém světě. Brněnským vědcům se tak podařilo experimentálně demonstrovat princip, který byl léta používaný pouze v oblasti sci-fi.
Americký vědec Ashkin získal Nobelovu cenu "za vývoj optické pinzety a její využití v biologických systémech". Optická pinzeta dokáže svými laserovými rameny bez poškození uchopit miniaturní částice, atomy, viry a další živé buňky a manipulovat s nimi. K zachycení a přemísťování mikro- a nanočástic využívá optická pinzeta mechanického účinku zaostřeného svazku laserového záření. Tlak záření posouvá částice ke středu svazku a udrží je tam.
