Od pouhého tlačení po třídění mikročástic a skládání mikrorobotků světlem

0436457 - ÚPT 2015 RIV CZ cze C - Conference Paper (international conference)
Zemánek, Pavel - Arzola, Alejandro V. - Brzobohatý, Oto - Chvátal, Lukáš - Jákl, Petr - Kaňka, Jan - Karásek, Vítězslav - Šerý, Mojmír - Šiler, Martin
Od pouhého tlačení po třídění mikročástic a skládání mikrorobotků světlem.
[From the mere pushing to sorting of microparticles and assembly of microrobots by light.]
Sborník příspěvků multioborové konference Laser54. Brno: Ústav přístrojové techniky AV ČR, 2014, s. 73. ISBN 978-80-87441-13-8.
[Laser54. Třešť (CZ), 29.10.2014-31.10.2014]
R&D Projects: GA ČR(CZ) GA14-16195S; GA MŠMT LH12018; GA MŠMT ED0017/01/01; GA MŠMT(CZ) LO1212
Institutional support: RVO:68081731
Keywords : optical micromanipulation
Subject RIV: BH - Optics, Masers, Lasers

Již Johannes Kepler při pozorování komet vyvodil, že světlo může působit pozorovatelnou silou na mikročástice. Dnes je toto tlačení objektů světlem využíváno jako levný zdroj pohonu pro sluneční plachetnice. V mikrosvětě je téměř třicet let je znám nástroj zvaný optická pinzeta, který k zachycení a přemístění mikroobjektů využívá silně fokusovaného laserového svazku. Nicméně přitahování objektů světlem směrem ke zdroji záření patřilo dlouhá léta do říše sci-literatury. V posledních letech byla publikována řada teoretickým návrhů, jak tohoto efektu docílit, pouze zlomek z nich byl však demonstrován experimentálně a dva z nich v naší laboratoři. Jedná se o tzv. světelné tažné svazky, které umožňují transport mikroobjektů proti směru proudu fotonů. Podařilo se nám ukázat, že experimentální sestava umožňuje rovněž velmi efektivně separovat desítky mikročástic pouhým ozářením suspenze laserem. Vzájemná interakce mezi více ozářenými částicemi vede k vytvoření vazby mezi nimi, která je zprostředkována rozptýlenými fotony. Tato optická vazba je velmi slabá, ale postačuje k samovolnému vytvoření mikrostruktur z jednotlivých původně volných mikročástic. Vytvořené mikrostruktury se ve světelném poli tažného svazku chovají zcela odlišně jednotlivé volné částice a mohou se i pohybovat opačným směrem. Osvícením suspenze částic vhodně rozloženým světelným polem je pak možné nejen samovolně sestavit mikrostruktury, ale též je cíleně dopravit na určité místo ozářené plochy – a to je již zárodek budoucích mikrorobotků sestavených a poháněných světlem.

We demonstrate the recent progress in the field of optical micromanipulation. We start with the classical applications of solar sail propelled by the radiation pressure and approach the recent ones dealing with optical tractor beams, optical binding and sorting of microobjects. The pioneering attempts to assemble a microrobot by light is presented.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0240209