光鑷夾(optical tweezer)通常只能捕捉與光波長尺寸相當的微米級物體，但最近西班牙與澳洲的科學家卻製作出一種光學奈米鑷夾(optical nanotweezer)，並成功地用它來捕捉及移動僅幾十奈米大的物體。這套新工具能捉住病毒等微小物體而不會破壞它們，而且能在生物相容的介質(例如水)中操作，未來可望應用在各種領域，從協助科學家了解疾病背後的機制，到組合微小的機械。 控制個別分子在醫學中是極為關鍵技術，例如研究疾病起源時通常需要操控病毒或大型蛋白質；而能精準置放微小物體(如碳奈米管)在分子馬達等奈米科技的發展中也佔有核心的地位。傳統光鑷夾的精準度受制於繞射極限(diffraction limit)，以可見光來說約是300 nm，所以只能對付微米級物體。 然而，近場光波不受繞射極限的約束。近場光波只存在於發光區附近，隨著距離快速衰減。1990年代有科學家建議利用近場掃描光學顯微鏡(near-field scanning optical microscope, NSOM)來捕捉及操控奈米級物體。NSOM是以探針上直徑幾十奈米的孔徑在物體上方幾奈米處掃描，來擷取近場光。 要將NSOM變成光鑷夾，必須讓雷射通過孔徑在近場範圍聚焦於一點。在焦點中，光場強度的梯度會將微小物體拖往電場最強的焦點中心，原理與統光鑷夾一樣，問題是匯聚在顯微鏡探針尖端的光場太強，會破壞對熱敏感的樣品，甚至傷及針尖本身。 最近，巴賽隆那光電科學研究所(Institute of Photonic Sciences)的Romain Quidant等人證明只要採用強度低很多的光，就能捕捉操控微小物體。該團隊的實驗裝置包含直徑1 mm的光纖，尖端有寬85 nm的領結狀開口。他們採用新的自感反作用(self-induced back action)捕捉術，這種根據樣品行為即時調整局部場強度的技術讓他們得以降低光強度。 該團隊以功率可在2-5 mW範圍內調整的近場雷射，來操控水中粒徑為50 nm的聚苯乙烯微粒達30分鐘。Quidant表示，他們看好這項技術能成為奈米科學中用來非侵入式操控奈米物體所的需通用工具。詳見近期的Nature Nanotechnology | doi:10.1038/nnano.2014.24 。 |