b'\n_START_ARTICLE_\nOpti\xc4\x8dna pinceta\n_START_PARAGRAPH_\nOpti\xc4\x8dna pinceta (tudi laserska pinceta ali opti\xc4\x8dna past) je naprava za natan\xc4\x8dno premikanje in dr\xc5\xbeanje majhnih delcev (tipi\xc4\x8dno velikosti mikrometra). Na delec, katerega lomni koli\xc4\x8dnik je ve\xc4\x8dji od lomnega koli\xc4\x8dnika okolice, deluje mo\xc4\x8dno fokusiran laserski snop pincete s privla\xc4\x8dno silo, ki delec ujame in ga dr\xc5\xbei pribli\xc5\xbeno v gori\xc5\xa1\xc4\x8du snopa. Sila, s katero deluje opti\xc4\x8dna pinceta na delec, je tipi\xc4\x8dno velikosti pikonewtona, zaznavamo pa lahko premike, ki so ve\xc4\x8dji od 0,1\xc2\xa0nm v 1 s dolgem \xc4\x8dasovnem oknu. Naprava je zato zelo uporabna pri raziskavah biolo\xc5\xa1kih sistemov ter koloidov.\n_START_SECTION_\nZgodovina\n_START_PARAGRAPH_\nMisel, da lahko svetloba na delce deluje s silo, ni tako nenavadna, \xc4\x8de si svetlobo predstavljamo kot mno\xc5\xbeico fotonov, od katerih vsak poseduje gibalno koli\xc4\x8dino. Ko se svetloba odbija od teles ali se na njih siplje, se ji spremeni gibalna koli\xc4\x8dina. Ker pa se celotna gibalna koli\xc4\x8dina ohranja, se mora razlika, ki nastane pri odboju ali lomu svetlobe, prenesti na delec, ki na ta na\xc4\x8din ob\xc4\x8duti silo. Prvi je o tem, da svetloba ustvarja tlak razmi\xc5\xa1ljal James Clerk Maxwell leta 1873, eksperimentalno pa ga je dokazal Peter Nikolajevi\xc4\x8d Lebedjev leta 1901. _NEWLINE_Kljub temu velja za o\xc4\x8deta opti\xc4\x8dne pincete ameri\xc5\xa1ki fizik Arthur Ashkin, ki je leta 1970 v reviji Physical Review Letters objavil \xc4\x8dlanek, v katerem je opisal tehniko ujetja majhnih dielektri\xc4\x8dnih objektov reda velikosti mikrometer v fokusiranem laserskem snopu. Predvidel je tudi mo\xc5\xbenost ujetja posameznih atomov in molekul. To je uspelo Stevenu Chuju leta 1986, za kar je leta 1997 prejel Nobelovo nagrado za fiziko, Ashkin pa je za odkritje opti\xc4\x8dne pincete prejel to nagrado leta 2018._NEWLINE_V poznih osemdesetih je Ashkin prvi\xc4\x8d uporabil opti\xc4\x8dno pinceto za prou\xc4\x8devanje biolo\xc5\xa1kih sistemov. S pinceto je ujel virus toba\xc4\x8dnega mozaika ter bakterijo Escherichia coli in opazil, da bakterije pre\xc5\xbeivijo ujetje in so se v ujete s pinceto celo delile. Pri tem je najprej uporabil svetlobo v zelenem delu vidnega spektra, nato pa v infrarde\xc4\x8dem. Ve\xc4\x8dina laserskih pincet danes uporablja laserje z valovno dol\xc5\xbeino tipi\xc4\x8dno pribli\xc5\xbeno 1 mikrometer. _NEWLINE_V devetdesetih letih so raziskovalci kot Carlos Bustamante za\xc4\x8deli uporabljati lasersko pinceto za meritev sile med posameznimi biolo\xc5\xa1kimi molekulami, za razvijanje proteinov, za dolo\xc4\x8danje elasti\xc4\x8dnosti molekule DNK ter za prou\xc4\x8devanje kinematike molekularnih motorjev. Leta 2003 je bila pinceta prvi\xc4\x8d uporabljena za sortiranje celic, saj se le te med seboj lo\xc4\x8dijo po elasti\xc4\x8dnih lastnostih. Za uporabno se je izkazala tudi v raziskavi citoskeleta, merjenju viskoelasti\xc4\x8dnih lastnosti biopolimerov ter \xc5\xa1tudijah premikanja celic._NEWLINE_Naprava se uporablja tudi pri raziskavah koloidnih sistemov, saj omogo\xc4\x8da preprosto manipuliranje s koloidnimi delci ter merjenje interakcij med njimi v razli\xc4\x8dnih medijih.\n_START_SECTION_\nDelovanje\n_START_PARAGRAPH_\nV laserski pinceti uporabimo mo\xc4\x8dno fokusiran laserski snop. V najo\xc5\xbejem delu laserskega snopa pride tako do velikega gradienta elektri\xc4\x8dne poljske jakosti, ki deluje na dielektri\xc4\x8dne delce s silo v smeri mo\xc4\x8dnej\xc5\xa1ega polja. Najmo\xc4\x8dnej\xc5\xa1e polje je ravno na sredini grla, kjer ostane delec ujet. Poleg te gradientne sile deluje na delec \xc5\xa1e sila svetlobnega tlaka. Zato natan\xc4\x8dno gledano delec ni ujet to\xc4\x8dno na sredini najo\xc5\xbejega dela snopa, temve\xc4\x8d je malo odmaknjen v smeri \xc5\xa1irjenja svetlobe._NEWLINE_Natan\xc4\x8dnej\xc5\xa1a fizikalna razlaga delovanja opti\xc4\x8dne pincete je odvisna od velikosti delca v primerjavi z valovno dol\xc5\xbeino svetlobe, s katero lovimo delce. V primeru, ko so dimenzije delca veliko ve\xc4\x8dje od valovne dol\xc5\xbeine svetlobe, lahko pojav razlo\xc5\xbeimo z geometrijsko optiko.  \xc4\x8ce pa je valovna dol\xc5\xbeina svetlobe mnogo ve\xc4\x8dja od velikosti delca, moramo za razlago uporabiti pristop z elektri\xc4\x8dnim dipolom.\n_START_SECTION_\nRazlaga z geometrijsko optiko\n_START_PARAGRAPH_\nV re\xc5\xbeimu geometrijske optike obravnavamo svetlobo kot mno\xc5\xbeico vzporednih \xc5\xbearkov, ki se lomijo in odbijajo po lomnem oziroma odbojnem zakonu. Vpadnemu \xc5\xbearku se po lomu spremeni smer, torej tudi gibalna koli\xc4\x8dina. Ker dielektri\xc4\x8dni objekt spremeni gibalno koli\xc4\x8dino svetlobnemu \xc5\xbearku, pomeni, da je tudi objekt dele\xc5\xbeen enake spremembe gibalne koli\xc4\x8dine v nasprotni smeri, saj se le-ta ohranja. Rezultanta sil na dielektri\xc4\x8dni delec tako vedno ka\xc5\xbee proti gori\xc5\xa1\xc4\x8du._NEWLINE_Tipi\xc4\x8den intenzitetni profil laserskega snopa, ki ga uporabljamo za opti\xc4\x8dno pinceto, je Gaussov, kar pomeni, da je intenziteta najve\xc4\x8dja ravno na osi. Gibalna koli\xc4\x8dina \xc5\xbearka pri osi je zato ve\xc4\x8dja od gibalne koli\xc4\x8dine \xc5\xbearka, ki je stran od osi (glej sliko (a)). Mo\xc4\x8dnej\xc5\xa1o obosni \xc5\xbearek se tako odklanja na levo in s seboj odnese ve\xc4\x8djo gibalno koli\xc4\x8dino kot tisti, ki se odklanja na desno. Zakon ohranitve gibalne koli\xc4\x8dine zahteva, da se razlika prenese na dielektri\xc4\x8dno kroglico, na katero bo delovala sila, ki ka\xc5\xbee v smeri proti osi laserskega snopa.\n_START_SECTION_\nKalibracija opti\xc4\x8dne pincete\n_START_PARAGRAPH_\nZa kvantitativne meritve z opti\xc4\x8dno pinceto je potrebno silo, ki deluje na delec, pred meritvijo umeriti. Praviloma izvajamo meritve tako, da se delec le malo odmika od centra pasti in je zato sila, ki deluje na delec, sorazmerna z odmikom od ravnovesne lege. Lahko si torej predstavljamo delec pripet na vzmet, ki sledi Hookovem zakonu. Najenostavnej\xc5\xa1i na\xc4\x8din umerjanja opti\xc4\x8dne pincete je z opazovanjem Brownovega gibanja delca, ki je ujet v pasti. Z merjenjem povpre\xc4\x8dnega kvadrata odmika lahko po ekviparticijskem izreku dolo\xc4\x8dimo konstanto pasti. Drug pristop, ki prav tako temelji na Brownovem gibanju ujete kroglice, je preko spektra fluktuacij delca.\n_START_SECTION_\nPostavitev\n_START_PARAGRAPH_\nPostavitev opti\xc4\x8dne pincete praviloma vsebuje naslednje komponente: laser, opti\xc4\x8dni sistem le\xc4\x8d, sistem za premikanje opti\xc4\x8dne pasti, mikroskopski objektiv, ki ustvari opti\xc4\x8dno past v ravnini vzorca, ter detektor lege, to je po navadi CCD kamera ali kvadrantna fotodioda. Za delo z biolo\xc5\xa1kimi vzorci praviloma izberemo Nd-YAG laser pri valovni dol\xc5\xbeini 1064\xc2\xa0nm. S tako izbiro zmanj\xc5\xa1amo absorpcijo svetlobe v vodi in s tem zmanj\xc5\xa1amo segrevanje, ki bi lahko po\xc5\xa1kodovalo vzorec._NEWLINE_Ena najpomembnej\xc5\xa1ih komponent pri laserski pinceti je objektiv. Za stabilno past je potrebna gradientna sila, ki je zelo odvisna od numeri\xc4\x8dne aperture objektiva. Tipi\xc4\x8dne vrednosti numeri\xc4\x8dne aperture objektivov, ki jih uporabljamo za opti\xc4\x8dne pincete, se gibljejo med 1,2 in 1,4._NEWLINE_Za laserjem je opti\xc4\x8dni sistem, ki raz\xc5\xa1iri laserski \xc5\xbearek, iz njega pa svetloba vpada na mehanizem za usmerjanje laserskega snopa. _NEWLINE_Vloga dikroi\xc4\x8dna zrcala, ki prepu\xc5\xa1\xc4\x8da vidno svetlobo, lasersko (infrarde\xc4\x8do) pa odbija, je, da usmeri \xc5\xbearek v objektiv mikroskopa. Na drugi strani je osvetlitev, ki omogo\xc4\x8da, da informacijo o vzorcu preberemo s CCD kamero, ki je postavljena za dikroi\xc4\x8dnim zrcalom. _NEWLINE_Na podlagi vrste mehanizma, ki ga uporabimo za usmerjanje laserskega snopa, lo\xc4\x8dimo razli\xc4\x8dne izvedbe laserske pincete. Mo\xc5\xbenosti za implementacijo usmerjanja je veliko, najpreprostej\xc5\xa1a je z odbojem laserskega \xc5\xbearka od premi\xc4\x8dnega ogledala, ali loma skozi premi\xc4\x8dno le\xc4\x8do. Ti na\xc4\x8dini kontrole laserskega \xc5\xbearka so zelo po\xc4\x8dasni, njihova najve\xc4\x8dja pomanjkljivost pa je, da lahko z njimi ustvarimo le eno opti\xc4\x8dno past naenkrat, kar pa pogosto ni dovolj. Druga mo\xc5\xbenost premikanja opti\xc4\x8dne pasti je s pomo\xc4\x8djo akusto-opti\xc4\x8dnega deflektorja. Svetlobni \xc5\xbearek se na razred\xc4\x8dinah in zgo\xc5\xa1\xc4\x8dinah zvo\xc4\x8dnega valovanja, ki ga vzbudimo v kristalu, uklanja, saj spremenljiv lomni koli\xc4\x8dnik kristala deluje kot uklonska mre\xc5\xbeica. \xc5\xbdarek se ukloni v smeri, za katere je izpolnjen Braggov pogoj. Tretji na\xc4\x8din premikanja opti\xc4\x8dne pincete je s pomo\xc4\x8djo holograma. Njegova glavna prednost je, da omogo\xc4\x8da delo v treh dimenzijah, njegova glavna slabost pa je po\xc4\x8dasna odzivnost.'