Eine Fernsteuerung für alles Kleine

Atome, Moleküle oder sogar lebende Zellen lassen sich mit Lichtstrahlen manipulieren. An der TU Wien entwickelte man eine Methode, die solche „optischen Pinzetten“ revolutionieren soll.

Maßgeschneiderte Welle
Intensitätsverteilung eines elektrischen Wellenfeldes, das ein wohldefiniertes Drehmoment auf das quadratische Target ausübt.
(Download und Verwendung honorarfrei / free to download and reprint © TU Wien)

Sie erinnern ein bisschen an den „Traktorstrahl“ aus Star Trek: Spezielle Lichtstrahlen werden heute dafür verwendet, Moleküle oder kleine biologische Partikel zu manipulieren. Sogar Viren oder Zellen können damit festgehalten oder gezielt bewegt werden. Allerdings funktionieren diese Lichtpinzetten nur, wenn sich das festgehaltene Objekt im leeren Raum befindet. Jede störende Umgebung würde die Lichtwellen ablenken und den Effekt kaputtmachen. Gerade bei biologischen Proben ist das ein Problem, denn sie sind meistens in eine räumlich sehr komplexe Umgebung eingebettet.

An der TU Wien wurde nun gezeigt, wie man aus dieser Not eine Tugend machen kann: Eine spezielle Rechenmethode wurde entwickelt, um die optimale Lichtwellenform zu ermitteln, mit der man die kleinen Teilchen in Anwesenheit einer störenden Umgebung manipulieren kann. So wird es möglich, einzelne biologische Teilchen im Inneren einer Probe festzuhalten, sie zu bewegen oder zu drehen – auch wenn man sie nicht direkt berühren kann. Der maßgeschneiderte Lichtstrahl wird zur Universal-Fernbedienung für alles Kleine. Mit Mikrowellen-Experimenten wurde bereits demonstriert, dass die Methode funktioniert. Die neue Lichtpinzetten-Technik wurde nun im Fachjournal „Nature Photonics“ vorgestellt.

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