单光纤光镊对微粒的捕获开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

光镊这项技术产生于1986年，不断完善至今建立成一套相当成熟的理论体系，利用电磁波（光波）具有动量的特性，通过激光束透过物体折射产生光压或在物体表面形成反射和吸收产生光压从而对微量级物体产生改变其运动状态的力。以其精度高，对物体损耗小的特点被广泛应用于生物、医学等领域，对于实验物体小，内部条件针对性强的研究具有非比寻常的意义，高精度的操控为很多研究的实施提供了可能，是细胞生物学，分子生物学研究的有效手段，在对一些常见的微小物品筛选中，能否熟练地制作光镊，最佳光波频率的选择，耦合的好坏，激光器功率的大小都是需要大量的实践来积累的。

伴随着人们对光镊技术不断的深入研究，光镊技术与其他技术的组合应用衍生出更多的新的研究方法和研究领域，这必将会促进生命科学、材料科学、物理学、化学、医学及纳米技术等研究领域的交叉和发展，光镊技术必将得到越来越广泛的应用。大体方向分为光镊与单分子生物学、光镊与细胞生物学、光镊与胶体科学以及光镊与物理学四个领域。

目前光镊主要和生物学结合，其作为一个皮牛（pn）力的探针，理论模型有ro模型和em模型，其微观操纵能力和超高的空间、时间分辨率，已经为我们拉开了研究生物单分子的序幕，在通过光镊测量dna解螺旋过程，研究分子马达的运动机制，导致血液凝结的单分子机理，探测体内大分子运动规律等揭示生命化学的规律和机理的探究上有着不菲的研究成果。中国科技大学的李银妹教授等已在光镊技术的物理基础、实验技术和实验系统研究方面取得很大进展，为有效地进行生物学研究打下了良好的基础。中科院物理所光物理实验室是我国首家建成的可以测量纳米量级位移和皮牛顿量级力的光镊系统的单位。

2. 研究的基本内容与方案

光镊作为一个新兴的发展技术，以其精确地力场和良好的穿透能力对很多的微粒操作提供了可能，单光纤光镊对于微粒的捕获，是一个综合性很强的实验，在本次课程设计中主要探究两个方面。一个是光镊制作中对于光镊的的影响因素，另一个是光镊产生的作用力满足捕获力的影响的因素。对于光镊系统的构建、光镊耦合的测定依据、激光频率段对于酵母细胞的损伤等则不作过多的探究。主要目标是优化光镊制作流程，在达到合格要求的情况下快速有效的制造光镊，还有性能最优的光镊如何制取。捕获微粒的实验中对捕获力的分析利用处理软件建立模型量化数据。

（1）光镊的原理及应用

通过查阅书籍和文献，了解光镊的工作原理和应用领域，对光镊有初步的认识，了解实验使用的光镊系统原理。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解单光纤光镊的基本原理，确定方案，完成开题报告。

第4－8周：完成一篇不少于5000字英文文献翻译，进行光镊制作实验。对于光镊制作过程中的影响因素实验并记录

第9－13周：进行光镊捕获酵母菌实验，记录实验数据，分析各项影响因素。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]李银妹，操传顺，崔国强.近十年来光镊研究的进展[j].科学通报，1997,40（20）：2129-2133.

[2]李银妹,魏勋斌,朱天,鲁润龙;光钳捕获、操纵、分离和模拟提取酵母细胞[j];激光生物学;1993年01期

[3]李银妹,宋孝武,张磊,朱天,贾晔,操传顺;一种用于生物研究的光镊与激光微束系统[j];量子电子学;1993年03期