980nm激光双探头操控大肠杆菌定向光学捕获

本文研究了利用两个微细光纤探针实现大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）的光学捕获和定向的技术。实验通过980纳米波长的激光照射在第一个探针（probe I）上，能够在探针尖端形成一个由三个细胞组成的E. coli链。随后，将另一束同样波长的激光引入第二个探针（probe II），通过这两个探针产生的光学扭矩作用，成功捕获并控制了链尾细胞的运动方向。 光学捕获（optical trapping）是近年来光子学领域的重要应用，特别是在生物医学和纳米技术中，它能够利用光的聚焦效应产生强大的局部光压，从而对微小粒子或生物体进行精确操控。在这个案例中，微细光纤探针的设计至关重要，它们的尖端形状使得光线能够高效地聚焦，增强光场强度，进而实现对E. coli细胞的稳定捕获。 光学扭矩（optical torque）是由双探针系统产生的，这种扭矩可以改变细胞的旋转和摆动状态。当第二个探针的激光功率调整时，可以精确地控制这些扭矩的大小和方向，从而实现对E. coli细胞的定向。这种方法具有高度的灵活性和精度，对于研究细胞生物学、生物力学以及生物传感等领域中的细胞行为具有重要意义。 作者们通过实验测量和理论分析，结合数值模拟，深入探讨了这一过程的物理机制，包括激光与细胞相互作用的光学性质、探针设计对光场分布的影响，以及如何通过调控激光参数来优化捕获和定向效果。这项工作不仅展示了光纤探针在生物光操纵中的潜力，也为未来的生物光子学研究提供了一种有效且非侵入性的工具。 总结来说，这篇论文揭示了如何利用双光纤探针进行精确的大肠杆菌细胞光学操作，这对于理解细胞行为、开发生物传感器以及潜在的生物技术应用具有重要价值。通过控制激光功率和光场特性，研究人员能够实现对微观世界的精细操作，这在生物工程、生物化学和光子生物技术等领域具有广阔的应用前景。