多模光镊的实验研究

简述了激光光镊的原理，研究了单模、多模光镊的特点，给出了一个用多模激光作为光源的光镊的设计思想和实际装置，并用此光镊对生物细胞进行了捕获实验。该装置价廉、衫，很容易在一般实验室实现。     

毛细管中生物细胞的光微操纵实验研究

细胞是生命结构和功能的基本单位,光镊透过毛细管管壁捕获毛细管中的酵母菌细胞或血红细胞,实现光镊沿光束纵向和横向操纵毛细管中的生物细胞,并使其沿光束横向移动。实验测量了毛细管中酵母菌细胞的皮牛顿量级的光阱力。实现了光镊对毛细管中生物活体样品的非接触无损伤操纵和测量。     

光纤光阱力计算的近似条件及误差分析

光纤光镊技术利用光纤出射的光束捕获和操控粒子,其飞速发展对光阱力的理论研究提出了更高的要求。采用射线光学模型对光纤光阱中的米氏微球所受到的光阱力进行数值模拟,讨论了光阱力计算中可采用的近似条件及其应用范围,比较了在近似条件下与直接计算情况下结果的差异,分析了微球与光纤端面之间的距离对近似计算的影响。理论分析和模拟计算表明,当微球与光纤端面之间的距离大于临界值时,可对计算模型中光束在微球表面的入射角、入射点的方位角等角度参量作近似处理,该结论为简化光纤光阱力计算提供了理论依据。     

基于T矩阵模型的光纤芯片的制备及其细胞驱动

基于T矩阵模型,推导出单模光纤光镊对细胞的驱动力公式。以COMSOL Multiphysics5.3为仿真软件,首先模拟出单模光纤的磁场模和电场模分布,得出在纤芯处场强最大,激光聚焦于此,然后又模拟出同一功率和波长条件下的光纤光镊对不同直径微粒的驱动作用,模拟结果表明不同直径的微粒沿着光轴移动的距离不等。提出了用于细胞驱动的光纤芯片的制作方法,并在波长为980 nm、功率为300 mW激光条件下对聚苯乙烯微球和酵母菌细胞的混合液进行了驱动实验。该实验结果表明,在同种条件下,聚焦激光可以通过单模光纤驱动不同直径的细胞沿光轴方向移动,且移动距离不相等,为下一步细胞分选提供了理论和实验基础。     

基于锥形光纤光镊的细胞操控与神经调控

光学操控已被广泛应用于生物医学、物理和材料科学等领域。近年来,锥形光纤光镊由于具有操作灵活、结构紧凑、易于制造等特点,在光学操控领域引起了极大关注。作为一种非侵入式光操控工具,锥形光纤光镊不会对生物组织和活体细胞产生接触式物理损伤,因而可以直接应用于细胞的多维度操控。此外,红外光波对生物组织具有良好的穿透性,这使得锥形光纤光镊在生物及医学领域有着不俗的表现。在这篇综述,笔者总结了锥形光纤光镊在单细胞、多细胞、亚细胞等层面的研究现状,并介绍了其在神经细胞调控方面的最新进展。     

光镊技术在单细胞和单分子特性检测中的研究进展

光镊是一种高分辨率的光学操控技术,自诞生以来就广泛应用于生物研究领域,对单细胞和单分子的相关研究起了关键作用.随着近些年对光镊技术的不断改进,一些新方法已经用于单细胞和单分子的研究.综述了近些年光镊在单细胞操控、细胞间相互作用、红细胞力学特性研究领域的最新进展和光镊技术在单分子特性检测中的最新应用成果,以及光镊拉曼技术和光镊结合微流控技术的最新应用实例.最后,分析了光镊目前的发展现状并对光镊技术未来的发展提出了展望分析.     

飞秒激光光镊轴向力的计算与分析

光镊已成为捕获和操纵微米尺度粒子和生物细胞的有效手段，而目前常用的光镊光源为连续激光或长脉宽的脉冲光。提出飞秒激光光镊的概念．将飞秒激光序列脉冲视为对连续光的周期抽样，借助于连续光光镊的分析方法，建立了飞秒激光光镊对电介质微粒产生的轴向光学力的理论模型。给出影响捕获微粒的主要因素，指出存在最佳束腰半径和被捕获粒子半径。数值计算结果表明选取合适的飞秒激光脉冲能量、束腰半径、脉冲波长以及微粒与周围媒质的相对折射率．微米尺寸的微粒完全能被飞秒激光稳定捕获。综合考虑被捕获微粒所受的脉冲式光学梯度力、重力和布朗惯性力的作用，讨论了飞秒激光光镊轴向光学梯度力的脉冲式特点及实现稳定捕获的条件。     

近场光镊技术的研究进展和应用前景

近场光镊是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米尺度微粒直接进行捕获和操纵而受到广泛关注.简述了该技术的原理,详细介绍了近场光镊技术的研究进展及其在众多学科领域中的潜在应用.     

全息光镊-光镊家族中极具活力的成员

光镊技术在分子生物学、胶体科学、实验原子物理等领域中具有极其重要的作用,光镊本身也不断发展并产生许多衍生光镊技术.利用全息元件或空间光调制器(SUM)所形成的全息光镊,在多粒子操控方面的优势,为光镊技术走向实用化、规模工业生产打开了新局面.是目前光镊家族极具活力的成员.简述了全息光镊的原理及典型实验光路.详细介绍了该技术在众多领域的最新应用进展以及潜在的应用.     

光镊在生物细胞及生物大分子中的应用研究

利用光镊技术研究生物微粒是目前生物领域的一个研究热点,介绍了光镊基本装置及在生物大分子中力的一般标定法,同时系统地归纳了光镊技术在生物细胞和生物大分子上的理论和实验研究成果.主要有细胞的操控、细胞的应变能力和细胞膜弹性方面的实验研究成果;对于生物大分子中的DNA,RNA等方面的实验研究;最后介绍了光镊结合其他技术在生物...     

基于有限远光学系统的光镊设计和调整

光镊可以非接触、无损伤地操纵尺度位于数纳米到数十微米之间的生物细胞、亚细胞、生物大分子以及胶体粒子,已经成为生命科学和胶体化学领域不可缺少的研究工具。根据几何光学,对基于有限远光学系统显微镜的光镊光路进行了分析计算。这类系统由捕获光源、准直透镜、倒置生物显微镜、大数值孔径物镜、成像系统和CCD相机组成,可以在保持物镜后瞳充满度的情况下调整阱位和刚度,具有捕获力大、被捕获的粒子成像清晰等优点,可以很好地满足科研和教学需求。     

光镊--研究分散体系的新手段

光镊能够稳定捕获微米、亚微米量级粒子的特性，使得人们可以在粒子层次上直接研究它们之间的相互作用，从而为深入认识分散体系的各种宏观性质的微观机制开拓了有效的研究途径。本文对光镊出现以后，它在分散体系研究中的一些重要进展作了综合评述，并对光镊在该领域的应用进行了展望。     

基于矩阵光学的光镊设计

光镊已经成为研究单分子生物物理特性的一个基本工具, 因而光镊设计是一个极为重要的课题。光镊捕获光路一般由激光器、扩束系统、光束调控系统、共焦系统、光束耦合系统和大数值孔径的物镜组成, 通过保持物镜后瞳充满度来实现光镊稳定性。本文根据几何光学, 利用矩阵光学进行光镊捕获光路计算, 得到了各个透镜间距、透镜和光束调控系统距离、物镜后瞳处光斑大小与光束调控系统处光斑大小的关系、光束调控系统处光斑大小和入射激光光斑大小的关系。本文计算结果表明光镊横向位置和物镜高度无关, 并指出了物镜后瞳位于成像透镜后焦面、光束调控系统位于共焦系统后透镜像方焦面处, 才能在光镊阱位纵向操控时保持物镜后瞳充满度不变。本文工作为光镊设计和调整提供了非常简洁而有效的理论指导。     

阵列光镊的发展

介绍了光镊的原理及近年来发展起来的各种阵列光镊技术,探讨了阵列光镊技术在不同学科领域的应用.     

利用飞秒激光光镊捕获生物细胞

采用自行搭建的飞秒激光光镊,实现了对人体血红细胞（RBC）的稳定捕获。使用的光源为自行搭建的掺钛蓝宝石克尔透镜锁模激光器,输出中心波长810nm、脉冲宽度40fs和重复频率为100MHz的飞秒激光脉冲。通过实验比较了飞秒激光光镊和连续（CW）激光光镊的捕获能力,依据实验数据,比较了两者的Q值。实验结果显示,飞秒激光光镊对于捕获生物细胞同样有效,将光镊技术和飞秒激光特性相结合用于生物学研究领域会有很好的应用前景。     

真空光镊系统及其在精密测量中的研究进展

光镊具有非接触、低损伤和适用范围广等特性,被广泛应用于生命科学、纳米科技等领域。光镊系统通过调制束缚光场操控机械振子的运动,借助光动量和角动量的检测获取振子的运动状态,以实现对振子物理参量的精密测量。与传统液体光镊系统不同,真空光镊系统中的机械振子可获得与外界环境近乎完全隔离的状态,具有超高灵敏度的探测能力,是精密测量和基础物理研究的理想平台。首先介绍了真空光镊系统相关的基础理论,然后介绍了真空光镊系统的实验配置方案及其在精密测量中的典型应用,最后总结了真空光镊系统的发展现状,并给出了未来的发展建议。     

用激光光镊测量液体微区的粘滞系数

为了实现对样品溶液粘滞系数的精确、实时和无损测量,利用激光光镊中的光致旋转原理,提出了一种改进的理论和实验方法。首先对样品溶液的粘滞系数随探针粒子半径的变化关系进行了数值模拟,然后通过光镊实验装置测量并计算出具体的探针转动频率和液体粘滞系数值。结果表明,探针半径为2.0m时得到的溶液粘滞系数误差最小,并且测量了不同温度下密封的纯净水和乙醇溶液的粘滞系数,实际偏差均小于7%,验证了本方法的有效性。该方法具有相当高的测量精度和无接触的特点,尤其是在测量粘滞系数较小、易挥发且有害性的溶液方面具有明显优势。