Притегателният лъч - специално електромагнитно излъчване, което привлича частици към себе си, вместо да ги изтласква - може да е концепция, напомняща „Стар Трек“ или „Междузвездни войни“, но учени от Центъра за върхови постижения за трансформационни метаоптични системи (TMOS) към Австралийския изследователски съвет не мислят да оставят възможностите, които той дава, само в света на научната фантастика. За целта екипът предприема стъпки за създаването на подобен лъч, и то преносим, в реалния живот.

Базираният в Мелбърн изследователски екип твърди, че това би могло да доведе до по-добра, по-малко инвазивна технология за извършване на биопсии без травми на клетките, каквито причиняват дори най-малките ръчни пинсети или игли, става ясно от научна статия в рецензираното списание ACS Photonics на American Chemical Society.

Макар че "притегателният лъч" създава асоциации на междугалактически влекачи, най-реалистичното му приложение в близкото бъдеще е в здравеопазването. Днес хората, които се нуждаят от биопсия, се подлагат най-малкото на интервенция с достатъчно широка игла, която да вземе проба от определени клетки. Често процедурите са по-сложни (като тези, които включват ръчни пинсети) и оставят повече тъканни увреждания след себе си. Те са много важни и се извършват безопасно, но възможността за медицински интервенции без никакво физическо проникване в тялото винаги са предпочитани.

Тайната на тази нова технология е тройната спирала на соленоидния лъч - усукване на три "нишки" светлина, които образуват цялостна форма на тунел или тръба. Те се генерират чрез преминаване на нормален светлинен сноп (известен още като Гаусов лъч) през специално създадена метаповърхност, която сама по себе си функционира като светлинен шаблон. Метаповърхността е изработена от тънък силиций с нанообразни шарки върху стъклен панел. По принцип метаповърхностите използват микронабраздени плоскости, за да променят формата на електромагнитните вълни.

Profit.bg

Учени създадоха генно модифицирани клетки в революционна процедура

В свое изявление TMOS разкрива, че лъчът изтегля частиците нагоре по начин, подобен на този, по който свредлото изтегля стърготините. Трите нишки на тройната спирала притискат частицата, което може да направи и обикновената оптична (лазерна) пинсета - но новото е сцеплението, или "привличането", създадено от усукващото движение на соленоидния лъч.

Новите тестове следват презентации на конференции през 2020 и 2021 г. на трима от същите изследователи. След като основната предпоставка на соленоидния лъч е установена - с неговата способност да привлича частици, а не да ги отблъсква - изследователите преминават към промяна на настройката и фини детайли, за да направят най-кохерентния лъч.

Този лъч подобрява както количеството светлинна енергия, запазена при преобразуването от Гаусов лъч в соленоиден, така и неговата собствебна кохерентност. Досега соленоидните притегателни лъчи използваха пространствени модулатори на светлина (SLM), които работят добре, но са големи и обемисти по начин, който не е подходящ за по-мобилни приложения. Това е все едно да вземете проектор в тъмен коридор вместо фенерче. Чрез използването на много по-малка инсталация с подготвена силициева микросплав изследователите са запазили много висока ефективност, като същевременно са намалили голяма част от обема и разходите за оборудване.

"Бяха проучени различни иновативни методи. Тези пионерски работи обаче се сблъскаха с предизвикателства, свързани с качеството на лъча, ефективността и необходимостта от модулацията му във времето", пише екипът. "Нашето устройство има ефективност на предаване от ∼76%, която, заедно с малките размери, тегло и цена на подхода с метаповърхност, го превръща в обещаваща алтернатива на системите, базирани на SLM, за редица приложения."