Die Optische Pinzette
Eine optische Pinzette ist ein stark fokussierter Laserstrahl, die kleineste Objekte festhalten und präzise bewegen kann.
Kleine Objekte wie lebende Zellen benötigen eine behutsame Methode der Kontrolle, damit sie dabei nicht zerquetscht werden. Optische Pinzetten bieten den Vorteil, dass die Manipulation ohne direkten Kontakt mit der Probe geschieht. Dadurch können automatisch Verunreinigungen der biologischen Proben verhindert und eine sterile Arbeitsweise ermöglich werden.
Die Möglichkeit, Materie im Bereich von Mikro- oder Nanometern mit der optischen Pinzette zu kontrollieren, d.h. festzuhalten, zu bewegen, zu strukturieren und zu ordnen ist entscheidend für ein tiefgehendes Verständnis der physikalischen Besonderheiten in der Biologie, Medizin sowie Mikro- und Nanotechnologie.
Licht bewirkt kleine Kräfte in Partikeln
Das Licht einer optischen Pinzette bewirkt Kräfte auf Objekte und fängt sie damit. Auf der einen Seite werden Objekte zum Zentrum des Strahls gezogen, wo die Strahlhelligkeit am höchsten ist. Physiker und Physikerinnen bezeichnen dieses Phänomen als Gradientenkraft. Auf der anderen Seite besteht Licht aus Partikeln, sogenannten Photonen, welche mit Objekten in der Falle stoßen, so wie Kugeln beim Billard. Als Ergebnis dieser Stöße wirkt eine Streukraft auf die Objekte und drückt sie in Richtung der Lichtausbreitung. Bei Optischen Pinzetten wirken Gradientenkraft und Streukraft zusammen und ziehen Objekte in den Laserstrahl hinein.
Exponate
Für quantitative Untersuchungen ist es von unschätzbarem Wert, dass kleinste Kräfte im Bereich von Nano- und Pikonewton gezielt ausgeübt und gemessen werden können. Ein Pikonewton ist ein Millionstel Millionstel Newton und damit ungefähr die Kraft, die ein Molekül in einer Zelle benutzt um sich einen Schritt weiter zu bewegen. Damit sind Optische Pinzetten genau im richtigen Kraftbereich für Zellexperimente. Die Optische Pinzette fängt Objekte und durch die Bewegung der Objekte in dieser optischen Falle vermessen wir die Kraft die es braucht eine Zelle zu verformen. Daraus leiten wir ab, wie steif eine Zelle ist.
