NYHET Institutionen för fysik vid Umeå universitet har Sveriges mest aktiva forskning inom optisk pincett samt ett unikt laboratorium för högintensiva, superkorta laserpulser. Båda forskningsområden utgår från de metoder som i år belönas med Nobelpris i fysik.
Laszlo Veisz i sitt laboratorium för supersnabba laserpulser. Foto: Mattias Pettersson
Kungliga Vetenskapsakademien har beslutat utdela Nobelpriset i fysik 2018 "för banbrytande uppfinningar inom laserfysik" med ena hälften till Arthur Ashkin, Bell Laboratories, Holmdel, USA, "för den optiska pincetten och dess tillämpning på biologiska system", och med andra hälften gemensamt till Gérard Mourou, École Polytechnique, Palaiseau, Frankrike, University of Michigan, Ann Arbor, USA och Donna Strickland, University of Waterloo, Kanada, "för deras metod att alstra högintensiva, ultrakorta optiska pulser".
Den optiska pincett-tekniken har sedan mer än 20 år vidareutvecklats vid Institutionen för fysik vid Umeå universitet. Den drivs i dag av universitetslektor Magnus Andersson i gruppen för Biofysik och Biofotonik. Gruppen, som har ett stort samarbete både inom och utanför universitetet, är en av världens ledande grupper inom området, framförallt vad gäller tillämpningar på biologiska system.
Läs mer om Magnus Anderssons forskning
Tekniken för extremt korta laserpulser används och ligger till grund för forskning av professor Laszlo Veisz. Han har byggt upp och driver institutionens RElativistic Attosecond physics Laboratory (REAL) som en mycket välrenommerad världsunik teknikplatform gällande högintensiva, korta laser- och elektronpulser som används för ickelinjär spektroskopi och så kallad relativistisk attosekundsfysik.
Läs mer om Laszlo Veiszs forskning
Arthur Ashkin uppfann och utvecklade den optiska pincetten med vilken ljusstrålar kan användas för att fånga partiklar, atomer och molekyler. Årets Nobelpris uppmärksammar möjligheten att använda detta för tillämpningar på biologiska system; bakterier, celler och andra biologiska objekt kan manipuleras med stor precision m h a laserljus. Detta har transformerat mikroskopet från ett instrument i vilket biologiska objekt passivt kan betraktas, till ett aktivt verktyg i vilken sådana objekt man manipuleras; bakterier och celler kan positioneras relativt till varandra med en enorm noggrannhet (ner på nanometernivå). Dessutom kan den användas för att mäta krafter i biologiska system, vilka kan vara på piko-Newton (pN) nivå. Detta möjliggör inte bara kontrollerade interaktioner mellan olika typer av celler och bakterier, även bakteriers egenskaper kan kartläggas. Av speciellt intresse har den möjliggjort studier av bakteriers vidhäftningsorganeller, vilka är ansvaraga för bakteriers vidhäftning till cell och vävnadsytor.
Gérard Mourou och Donna Strickland banade väg för de kortaste och mest intensiva laserpulser människan skapat. Den banbrytande artikeln kom 1985 och blev stommen i Stricklands doktorsavhandling. Med smarta grepp lyckades de alstra korta högintensiva laserpulser utan att förstöra förstärkarmaterialet. De sträckte först ut laserpulserna i tiden för att minska toppeffekten, förstärkte dem sedan, och tryckte till sist ihop dem varvid pulsens intensitet markant ökar. Stricklands och Mourous nyuppfunna teknik, chirped pulse amplification (CPA), blev snabbt standard för alla senare tillkomna högintensitetslasrar.