2018 оны Физикийн салбар дахь Нобелийн шагнал ба лазерын физикт гарсан дэвшил

Нийтлэсэн Б Нямдаваа
2019-06-10
48

Дэлхий дахины физикчид 2018 оны 10 дугаар сарын 2-нд шинэ Нобелийн шагналтнуудаа өлгийдөн авсан билээ. Уг нээлтүүд нь Лазерын физикийн салбарт дэвшилт авчирсан нээлт байсан бөгөөд шагналын хагасыг өдгөө 96 насыг зооглож байгаа физикч Артур Эшкин (Arthur Ashkin) “Оптик чимхүүр, түүний биологийн систем дэх хэрэглээ”, харин нөгөө хагасыг Донна Стрикланд (Donna Strickland) болон Жерард Мороу (Gerard Mourou) нар “Асар их эрчим бүхий хэт богино оптик пульс гарган авах арга” нээсэн учир Нобелийн шагнал хүртсэн билээ (Зураг 1).

Зураг 1. 2018 оны Физикийн салбар дахь Нобелийн шагналт эрдэмтэд. Зүүн гар талаас Артур Эшкин, Жерард Мороу, Донна Стрикланд.

Артур Эшкин нь Нобелийн шагнал хүртсэн хамгийн ахмад физикч хэдий ч 1970 онд (48 настай байсан) Америкийн “Bell” аж үйлдвэрийн шинжлэх ухааны лабораторид ажиллаж байхдаа гэрлийн даралтыг ашиглан микро хэмжээтэй физик биетийг байрлалаас нь хөдөлгөх боломжтой гэж үзэж байсан бөгөөд уг санаандаа тулгуурлан “Цацаргалтын даралтаар молекулыг хөдөлгөх” гэх эрдэм шинжилгээний өгүүллээ хэвлүүлж байжээ. Үүнээс 17 жилийн дараа түүнийг Нобелийн шагналд хөтөлсөн гол нээлтээ хийсэн нь лазерын туяаг ашиглан тамхины мозайк вирус болон гэдсэнд шимэгчлэн амьдардаг E. Coli бактерийг гэмтэлгүйгээр барьж авсан явдал юм. Уг оптик чимхүүр нь тодорхой долгионы урт бүхий лазер үүсгэвэр болон цуглуулагч линзээс тогтох (Зураг 2) бөгөөд хэдэн нанометрээс микро хэмжээ бүхий диэлектрик (тусгаарлагч) шинж чанар бүхий молекул, атом, бактери болон бусад амьд эсүүдийг зөөх боломжтой. Цахилгаан соронзон долгион,

Зураг 2. Оптик чимхүүрийн ерөнхий схем зураг.

бидний тохиолдолд, лазер нь моменттой бөгөөд энергитэй шууд хамааралтай. Долгион нь сарних эсвэл ойх үед чиглэлээ өөрчлөх ба импульсын момент мөн өөрчлөгдөнө. Хэрэв диэлектрик биетэд лазерын туяагаар үйлчилбэл туяа тодорхой өнцгөөр сарних бөгөөд биетэд F_scat хүчээр үйлчилнэ. Момент хадгалагдах хууль ёсоор биет эсрэг чиглэл бүхий (F_grad) моменттой болно. Ингэж долгион биетэд үйлчилснээр линзний фокусын төв орчим хорих боломж бүрдэх бөгөөд линзийг шилжүүлснээр биетийг зөөх боломжтой.

Өдгөө оптик чимхүүрийг шинжлэх ухааны олон салбарт ашиглаж байгаа бөгөөд молекул хоорондын хүч хэмжих, уураг болон ДНХ бүтэц тодорхойлох, биохимийн урвалыг эхлүүлэх, эсийг ангилах гэх мэт судлагаанд ашиглаж байна.

Эх сурвалж:

1. Ashkin, A. (1970). "Acceleration and Trapping of Particles by Radiation Pressure". Phys. Rev. Lett. 24 (4): 156–159.

2. Ashkin A, Dziedzic JM, Bjorkholm JE, Chu S (1986). "Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles". Opt. Lett. 11 (5): 288–290

3. https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers#cite_note-1

4. Сангаа, Д. (2018). “Физикийн нээлтүүд ба Нобелийн шагналтнууд”. Улаанбаатар хот, АДМОНПРИНТ ISBN 978-99978-4-740-9

5. https://blocklab.stanford.edu/optical_tweezers.html

Материал судлалын салбарын ЭШДаА Э.Энхжаргал