Kráľovská švédska akadémia vied (The Royal Swedish Academy of Sciences) vyberala laureátov na Nobelovu cenu za fyziku 2018 v oblasti laserovej fyziky. Polovicu ceny získal americký fyzik Arthur Ashkin za vynález optickej pinzety, druhú polovicu udelili francúzskemu fyzikovi Gérardovi Mourou a kanadskej fyzičke Donne Strickland za technológiu zosilnenia ultrakrátkych laserových pulzov.
„Vyhlásené vynálezy v tomto roku priniesli revolúciu v laserovej fyzike a objavené pokročilé nástroje otvárajú nepreskúmané oblasti výskumu a množstvo priemyselných, lekárskych a vedeckých aplikácií svetla,“ uviedol RNDr. Dušan Chorvát, PhD. z Medzinárodného laserového centra.
Arthur Ashkin vynašiel podľa neho optickú pinzetu, ktorá pôsobením svetla dokáže zachytiť malé predmety, molekuly, vírusy alebo živé bunky. Pomocou tlaku svetla, spôsobeného zmenou hybnosti na predmetoch s meniacim sa indexom lomu sa mu podarilo rozpohybovať fyzické objekty. Pri sústredení svetla pomocou objektívu s vysokou apertúrou pôsobí na malé častice sila, ktorá ich tlačí smerom k stredu lúča (fokusu) a drží ich tam. Veľký prielom prišiel v roku 1987, keď Ashkin použil pinzetu na zachytenie živých baktérií bez toho, aby sa poškodili. Optické pinzety sa v súčasnosti široko používajú na sledovanie rôznych aspektov mechanizmu života, napr. pri skúmaní mechanických vlastností DNA a makromolekúl, v mikrofluidike a triedení buniek, či ultracitlivej diagnostike.
Gérard Mourou a Donna Strickland pripravili cestu k realizácií najkratších a najintenzívnejších laserových pulzov aké je človek schopný vyrobiť. Ich revolučný článok bol publikovaný v roku 1985 a bol základom Stricklandovej dizertačnej práce. Pomocou dômyselného prístupu sa im podarilo vytvoriť ultrakrátke vysoko intenzívne laserové pulzy bez rizika poškodenia či zničenia zosilňovacieho média. Najskôr pomocou disperzie natiahli laserové impulzy v čase, aby znížili svoj špičkový výkon, potom ich zosilnili a nakoniec ich naspäť skrátili (komprimovali). Čím je laserový impulz kratší, tým viac svetla sa zhromaždí v rovnakom priestore a intenzita pulzu sa dramaticky zvyšuje. Strickland a Mourou objavili a popísali techniku zosilnenia impulzov nazývanú „chirped pulse amplification“ (CPA), ktorá využíva disperziu svetla (oneskorenie v čase a priestore) v závislosti od energie fotónu, čím dochádza k rozdeleniu krátkych a dlhých vlnových dĺžok svetla v jednotlivom laserovom pulze. Metóda CPA sa stala štandardom pre celú generáciu v súčasnosti používaných vysokointenzívnych laserových systémov. Jej praktické využitie zahŕňa napr. milióny korekčných operácií očí, ktoré sa každoročne vykonávajú pomocou femtosekundových laserových lúčov, alebo vybudovanie ultramoderných laserových výskumných inštitútov v Európe (ELI, CLF).
Zdroj informácií:
https://www.kva.se/en/startsida
https://www.kva.se/en/pressrum/pressmeddelanden/nobelpriset-i-fysik-2018
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com /úvodné: geralt; v texte: 422737/
Uverejnila: VČ