Basic HTML Version
w w w . t e c h n i k a a t r h . c z
p
Váš tým má 5 členů, můžete
je ve stručnosti představit?
Na projektu tažného paprsku nás praco-
valo ve skutečnosti 6. Pět členů z Ústavu
přístrojové techniky AV ČR a náš bývalý
kolega Tomáš Čižmár, který v současnos-
ti působí na univerzitě v St Andrews ve
Skotsku. Oto Brzobohatý, Tomáš Čižmár
a Pavel Zemánek koordinovali celý pro-
jekt. Oto Brzobohatý provedl veškeré ex-
perimenty. Vítězslav Karásek, Martin Šiler
a Lukáš Chvátal poskytovali teoretické zá-
zemí, prováděli výpočty, hledali vhodné
parametry za kterých bude tažný paprsek
fungovat nejlépe a pomáhali s analýzou
naměřených dat. Chtěl bych ale podo-
tknout, že celý tým Optických mikroma-
nipulačních technik na Ústavu přístrojové
techniky AVČR má 14 lidí.
p
Kdy vznikla první myšlenka
na výzkum tažného paprsku?
První myšlenka vznikla přibližně před
pěti až šesti lety. Tehdy jsme pracovali na
takzvaném optickém dopravníku, což je
zařízení pracující na podobném principu
jako pásový dopravník, ale funguje za po-
moci světla. Při výpočtech, které charak-
terizovaly chování mikročástic v tomto
zařízení, jsme si všimli, že se za určitých
podmínek mohla částice pohybovat i ve
směru proti ší řícímu se paprsku. Bohu-
žel tyto podmínky není možné v praxi
realizovat. Myšlenku jsme ale neopustili
a rozví jeli jsme ji dál. Nakonec se nám
podařilo upravit původní princip až do
podoby dnešního tažného paprsku.
p
Jak dlouho jste na výzkumu
pracovali? Dokážete spočítat,
kolik hodin váš výzkum trval?
Celkem jsme na tomto projektu praco-
vali několik let. Celkový počet hodin lze
určit jen velmi těžko. V našem týmu totiž
pracujeme vždy na několika projektech
současně, protože pouze jeden projekt
by nás neuživil.
p
Spolupracovali jste na
výzkumu s někým dalším?
Nedaři lo se nám uspokojivě vysvět-
lit chování tzv. opticky vázané hmoty
v tažném paprsku, a proto jsme zhruba
před rokem a půl navázali spoluprací
s dr. Jackem Ng z univerzity v Hong
Kongu. Bohužel ani teď nejsme o moc
moudřejší, nicméně na vysvětlení tohoto
jevu intenzivně pracujeme.
p
Stejným tématem se zabýval
i tým vědců z Goddardova
vesmírného centra NASA pod
vedením Paula Stysleyho,
jemuž práci zajisté zjednodušila
stotisícidolarová dotace.
Kdo financoval váš projekt
a potýkali jste se během
výzkumu s nějakými finančními
omezeními?
Větší část tohoto výzkumu byla financová-
na z prostředků Grantové Agentury České
republiky, Ministerstva školství ČR, Akade-
mie věd ČR a v posledních letech z pro-
jektu VaVpI (operační program Výzkum
a vývoj pro inovace, pozn. red.).
p
Existují tři různé přístupy
pro sestrojení tažného paprsku
(optical tweezers, optical
solenoid a bessel beam), který
z nich využil váš tým, případně
jste pracovali na základě jiného
principu?
Co to je světelný tažný paprsek není ni-
kde přesně definováno. Širší výklad jej
chápe jako jakékoliv uspořádání, které
zajistí, že se objekt pohybuje proti směru
ší ření světelných fotonů. Sem pak určitě
patří i optická pinzeta nebo tzv. optic-
ký dopravní k, který využívá dvou tzv.
besselovských svazků různě širokých,
ší řících se stejným směrem. Optická
pinzeta (optical tweezers) je metoda
známá od roku 1986, využívá silně fo-
kusovaného laserového svazku, který
uvězní objekt v blízkosti ohniska. Z urči-
té vzdálenosti za ohniskem pak skutečně
lze objekt táhnout i proti proudu fotonů
a tím ve velmi omezené oblasti funguje
jako tažný paprsek. Souběžné besselov-
ské svazky spolu interferují a podél osy
svého ší ření vytvoří intenzitní maxima
(„uzlíky“), za které se částice zachytá-
vají. Změnou fáze jednoho svazku lze
tyto uzlí ky rozpohybovat proti směru
ší ření svazku a tím i zachycené objekty.
Tento princip navrhli v roce 2006 P. Ze-
mánek, T. Čižmár ve spolupráci s kolegy
Zdeňkem Bouchalem a Věrou Kolláro-
vou z University Palackého v Olomou-
ci, jak lze dohledat v našich publikacích.
Prof. David Grier tento mechanismus
ještě více zdokonalil v ří jnu roku 2012
a nazývá ho aktivní tažný paprsek.
Užší výklad chápe jako tažný paprsek
pouze takové uspořádání, kdy se ve
svazku podél pohybu částice nemění
intenzita svazku (t.j. chybí tam ohnisko
svazku i intenzitní „uzlíky“). Naše před-
běžné výpočty staré asi 7 let ukazovaly,
že k tomuto účelu by šlo využít jediný
besselovský svazek, který by ale měl vel-
mi úzké intenzitní jádro. Prakticky jsme
nedokázali takový svazek sestrojit a vě-
novali se jiným věcem. V roce 2011 jsme
proto byli překvapeni, že stejný princip
publikovali kolegové z Hong Kongu,
a přesto že i v jejich případě zůstalo
pouze u teorie, jejich práce byla otištěna
rovněž v Nature Photonics.
V mezičase (v březnu 2010) Prof. D.
Grier navrhl tzv. soleniodální svazek, kte-
rý splňoval tyto podmínky a demonstro-
val přesun mikročástice na vzdálenost
asi deseti mikrometrů opět proti proudu
fotonů. Tyto práce nás motivovaly k dal-
šímu zamyšlení a vlně experimentů, které
vyústily v náš poslední článek. Opustili
jsme však cestu komplikovaných svazků
a vybrali jsme si dva široké svazky, které
se svými vlastnostmi blížily rovinným vl-
nám. Naše výpočty ukazovaly, jaké mají
být parametry experimentu, aby tyto dvě
rovinné vlny fungovaly jako tažný papr-
sek. Nově se nám vyjevil vliv polarizace
světla na směr pohybu částic, což zatím
nikdo z kolegů nepopsal.
aktuality
I
zajímavosti
I
události
43
Exkluzivní rozhovor
S VEDOUCÍM VÝZKUMNÉHO TÝMU
Na otázky, týkající se tohoto úspěchu
brněnských vědců, se
prof. Pavla Zemánka, který
v Ústavu přístrojové techniky
stál v čele výzkumného týmu, ptala
redaktorka T+T Lenka Koželková.
pokračování