Kleine deeltjes
verplaatsen met licht

Britse wetenschappers houden met een laser deeltjes ter grootte van een eiwitmolecuul volledig in hun greep. Ze pakken een object op, laten het roteren om zijn as en kunnen instellen met welke snelheid het deeltje van richting verandert en welke afstand het aflegt. Ze publiceerden hun bevindingen afgelopen week in het wetenschappelijk tijdschrift Science.

Tijdens het onderzoek hebben de onderzoekers chromosomen in hamstercellen laten draaien en roerden ze met een glasstaafje –1 micrometer dik en 5 micrometer lang– in een vloeistof. Ter vergelijking: een menselijke haar heeft een doorsnede van ongeveer 100 micrometer (0,1 millimeter).

Met laserlicht is het mogelijk delen van levende cellen te veranderen en micromachines in elkaar te sleutelen. „In de toekomst kunnen we motoren, mixers, centrifuges en andere draaiende delen in microscopisch kleine machines laten draaien”, zegt dr. Kishan Dholakia, een van de onderzoekers die is verbonden aan Saint Andrews University in Schotland. „Een andere mogelijkheid is de bestudering van levende en delende cellen. Chromosomen, mitochondriën en het skelet waar de cel zijn stevigheid aan heeft te danken; alle onderdelen kunnen we verplaatsen en nauwkeurig bekijken.”

Wetenschappers gebruiken al langer laserstralen om kleine deeltjes te verplaatsen. De techniek wordt toegepast bij genetische manipulatie en reageerbuisbevruchting. Met een optische 'pincet' is het mogelijk genen te verplaatsen van de ene cel naar de andere, maar rotatie en precieze besturing was tot nu toe niet haalbaar.

De Britse onderzoekers gebruiken twee laserbundels die als een spiraal om elkaar heen draaien, op dezelfde manier als de dubbele helix van het DNA-molecuul. Het te verplaatsen deeltje wordt gevangen in de laserbundel. Een deel van het licht weerkaatst als het op het oppervlak valt. Daardoor verandert niet alleen de lichtbundel van richting, maar ook het deeltje waar het licht op valt. Het object beweegt in de richting waar het licht het meest intens is.

Door de spiraalvormige laserstralen als een veer in te duwen of uit te trekken, is het mogelijk de rotatiesnelheid aan te passen.