Составной световой пучок и микровзрывы для оптической микроманипуляции
Скиданов Р.В., Морозов А.А, Порфирьев А.П.

Аннотация:
Описан метод перемещения относительно крупных микрообъектов путём использования энергии микровзрывов полистироловых микрочастиц в ультрафиолетовом световом пучке с длиной волны 355 нм. Предварительное позиционирование полистироловой микрочастицы осуществлялось лазерным пучком с длиной волны 532 нм, который распространялся в том же направлении, что и ультрафиолетовый пучок. Представлен эксперимент по управляемому перемещению биологического микрообъекта диаметром 30 мкм.

Ключевые слова :
оптический захват, полистироловые микрочастицы, составной световой пучок, ультрафиолетовый лазер, микровзрыв.

Литература:

  1. Ashkin, A. Acceleration and trapping of particles by radiation pressure / A. Ashkin // Phys. Rev. Lett. – 1970. Vol. 24, N 4. – P. 156-159.
  2. Ashkin, A. Stable radiation-pressure particle traps using alternating light beams / A. Ashkin // Optics Letters. – 1984. – Vol. 9, N 10. – P. 454-456.
  3. Dholakia, K. Optical tweezers: the next generation / K. Dholakia, G. Spalding, Mac M. Donald // Physics World. – 2002. – P. 31-35.
  4. Gibson, G. Holographic assembly workstation for optical manipulation / G. Gibson, D.M. Carberry, G. Whyte, J. Leach, J. Courtial, J.C. Jackson, D. Robert, M. Miles and M. Padgett // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. – 2008. – V. 10. – P. 1-6.
  5. Grujic, K. Sorting of polystyrene microspheres using a y-branched optical waveguide / K. Grujic, O.G. Helleso, J.P. Hole and J.S. Wilkinson // Opt. Express. – 2005. – V. 13. – P. 1-7.
  6. Zhang, P. Trapping and guiding microparticles with morphing autofocusing Airy beams / P. Zhang, J. Prakash, Z. Zhang, M.S. Mills, N.K. Efremidis, D.N. Christo­doulides, Z. Chen // OPTICS LETTERS. – 2011. – V. 36, N 15. – P. 2883- 2885.
  7. Belloni, F. Quadrant kinoform: an approach to multiplane dynamic three-dimensional holographic trapping / F. Belloni, S. Monneret // App. Opt. – 2007. – V. 46, N 21. – P. 4587-4593.
  8. Mingwei, G. Generation and application of the twisted beam with orbital angular momentum / G. Mingwei, G. Chunqing, L. Zhifeng // Chinesse optics letters. – 2007. – V. 5, N 2. – P. 89-92.
  9. Балалаев, С.А. Исследование возможности формирования гипергеометрических лазерных пучков методами дифракционной оптики / С.А. Балалаев, С.Н. Хонина, Р.В. Скиданов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2008. – Т. 10, № 3. – С. 694-706.
  10. Скиданов, Р.В. Экспериментальное исследование движения диэлектрических шариков в световых пучках с угловыми гармониками высоких порядков / Р.В. Скиданов, С.Н. Хонина, В.В. Котляр, В.А. Сойфер // Компьютерная оптика. – 2007. – Т. 31, № 1. – С. 14-21.
  11. Kotlyar, V.V. Rotation of laser beams with zero of the orbital angular momentum / V.V. Kotlyar, S.N. Khonina, R.V. Skidanov, V.A. Soifer // Optics Communications. – 2007. – Vol. 274, N 1. – P. 8-14.
  12. Котляр, В.В. Некоторые типы гипергеометрических лазерных пучков для оптического микроманипулирования / В.В. Котляр, А.А. Ковалев, Р.В. Скиданов, С.Н. Хонина // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 2. – С. 180-186.
  13. Котляр, В.В. Простые оптические вихри, сформированные спиральной фазовой пластинкой / В.В. Котляр, А.А. Ковалёв, Р.В. Скиданов, С.Н. Хонина, О.Ю. Мои­сеев, В.А. Сойфер // Оптический журнал. – 2007. – Т. 74, № 10. – С. 49-58.
  14. Thalhammer, G. Combined acoustic and optical trapping / G. Thalhammer, R. Steiger, M. Meinschad, M. Hill, S. Bernet and M. Ritsch-Marte // BIOMEDICAL OPTICS EXPRESS. – 2011. – V. 2, N 10. – P. 2859-2870.
  15. Скиданов, Р.В. Оптическая микроманипуляция с использованием микровзрывов частиц полистирола / Р.В. Скиданов, А.А. Морозов // Компьютерная оптика. – 2010. – Т. 34, № 3. – С. 302-307.
  16. Быковский, Ю.А. Исследование ультрафиолетового лазерного воздействия на полистирол методом время-пролётной динамической масс-спектрометрии / Ю.А. Быковский, E.H. Kим, В.Б. Шурко, М.Н. Потапов, A.A. Чистяков // Химическая физика. – 1991. – Т. 10, N 9. – C. 192-197.
  17. Быковский, Ю.А. Фотолиз и модификация поверхности полистирола под действием резонансного УФ-ла­зерного излучения / Ю.А. Быковский, Е.Н. Ким, В.Б. Ошурко, А.А. Чистяков // Химическая физика. – 1992. – Т. 11, N 11. – С. 1484 -1490.
  18. Бахиркин, А.А. Нетепловая и тепловая диссоциация макромолекул на поверхности полимера, стимулированная лазерным излучением / А.А. Бахиркин, Ю.А. Бы­ковский, В.Б. Ошурко, А.А. Чистяков, T.М. Якупов // – В кн.: «XIV Международная конференция по когерентной и нелинейной оптике», Тез. докл., T. II. –Л.: Наука, 1991. – С. 23.
  19. Fasasi, A.Y. Nanosecond UV laser processed microgrooves on Ti6Al4V for biomedical applications / A.Y. Fasasi [and other] // Mat. Sci. Eng. C. – 2009. – V. 29. – P. 5-13.
  20. McLeod, E. Subwavelength direct-write nanopatterning using optically trapped microspheres / E. McLeod, C.B. Arnold // Nature Nanotech. – 2008. – Vol. 3. – P. 413-417.
  21. Piparia, R. Nanobumps on silicon created with polystyrene spheres and 248 or 308 nm laser pulses / R. Piparia, E.W. Rothe, R.J. Baird // Applied physics letters. – 2006. – V. 89. – P. 223113.
  22. Losert, W. Survey on indirect optical manipulation of cells, nucleic acids and motor proteins / A. Banerjee, S. Chowdhary, W. Losert, S.K. Gupta // Journal of Biomedical Optics. – 2011. – V. 16, N 5. – P. 051302-1.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20