Tương lai của khoa học hậu laser (3)

Vật lí y sinh

alt

Steven Block

Steven Block là một nhà sinh lí học tại trường đại học Stanford, California, Hoa Kì.

Hơn 10 năm qua, người ta đã có thể tiến hành những thí nghiệm trong lĩnh vực vật lí y sinh mà trước đây chỉ là những giấc mơ hão huyền. Thí dụ, tôi làm việc trong một lĩnh vực gọi là sinh lí học đơn phân tử. Trong lĩnh vực này, thách thức là nghiên cứu các phân tử của sự sống – các protein, acid nucleic, carbohydrate và những hóa chất khác cấu tạo nên cơ thể chúng ta – theo kiểu đúng nghĩa là từng phân tử một. Công việc này chẳng dễ gì thực hiện, vì tất cả các phân tử sinh học đều quá nhỏ để nhìn thấy, nói thí dụ, qua một kính hiển vi thông thường. Tuy nhiên, chúng tôi đang nhận thấy rằng người ta có thể thao tác và đo lường chúng, và các kĩ thuật sử dụng trong nghiên cứu như vậy thường đòi hỏi các laser.

Một kĩ thuật mà phòng thí nghiệm của tôi đã giúp đi tiên phong gọi là “nhíp quang học”. Ý tưởng cơ sở của nhíp quang là bạn có thể sử dụng áp suất bức xạ do một chùm laser hồng ngoại cung cấp để bắt giữ và thao tác với các chất liệu nhỏ bé – bao gồm từng cá thể protein và acid nucleic – làm cho chúng hiện diện dưới kính hiển vi. Để làm như vậy, chúng tôi móc các hạt vi mô nhỏ xíu với các phân tử như ADN. Sau đó, chúng tôi có thể sử dụng nhíp quang và bẫy quang để “đè giữ” lên những hạt này và tác dụng những lực rất nhỏ, có thể điều khiển lên các phân tử ADN.

Các laser mà chúng tôi sử dụng trong công việc này có một số tính chất hết sức tuyệt vời – chúng không giống như laser trong đèn trỏ laser hay máy hát CD của bạn. Chúng tôi cần có thể giữ một chùm laser ổn định trong không gian trong vòng đường kính của một nguyên tử hydrogen, hay khoảng 1 Å, mỗi lần trong vài giây. Đây là vì các cặp base trong phân tử ADN chỉ cách nhau khoảng 3.5 Å, và một trong những thứ chúng tôi thích nghiên cứu là enzyme ARN-polymerase, cái “đọc” ra mã gen, di chuyển như thế nào khi nó trèo lên thang ADN, mỗi lần từng cặp base một.

Thật thú vị là chúng tôi có thể quan sát điều này xảy ra, và nó phụ thuộc hoàn toàn vào việc có thể chiếu ánh sáng laser lên trên enzyme, làm tán xạ ánh sáng đó và đo các dịch chuyển chính xác đến một angstrom. Chúng tôi đã và đang liên tục tìm kiếm các laser với công suất cao hơn hoạt động trong mốt đơn và có các tính chất ổn định hơn. Một số thế hệ mới của các diode laser hiện đã đạt tới mức chúng có thể dùng cho những thí nghiệm này, nhưng phần lớn chúng vẫn nằm ngoài phòng thí nghiệm, tính cho đến nay. Sẽ rất hấp dẫn một khi chúng được sử dụng.

Còn tiếp...

Physics World, tháng 5/2010

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Tạo bảng điểm online

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Nước chậm đông được làm lạnh đến nhiệt độ thấp kỉ lục
16/01/2018
Lần đầu tiên nhiệt độ của nước lỏng chậm đông được đo chính xác đến dưới –40°C. Các nhà nghiên cứu, đứng đầu
Ánh sáng có thật sự kết hợp trở lại sau khi truyền qua hai lăng kính hay không?
15/01/2018
TÓM TẮT. Chúng tôi trình bày một bố trí thí nghiệm đơn giản và rẻ tiền chứng minh rõ ràng các màu của ánh sáng trắng sau
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 4)
12/01/2018
Nhiệt động lực học và entropy Ngoài việc khám phá lực điện từ, nghiên cứu năng lượng ở dạng nhiệt còn đưa đến một
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 3)
12/01/2018
Lực điện từ Nếu ánh sáng thật sự là sóng, thì có vẻ hợp lí thôi nếu ta hỏi: chính xác thì cái gì đang dao động như
Năng lượng tối là gì?
10/01/2018
Trong phần này, đầu óc của bạn bùng nổ bởi vũ trụ đang dãn nở của chúng ta Có lẽ bạn đang choáng váng trước thực tế
Hiệu ứng Hall lượng tử 4D trong phòng thí nghiệm
10/01/2018
Tính chất của một vật liệu 4D giả thuyết đã được mô phỏng trong các thí nghiệm của hai đội vật lí quốc tế. Một đội
Nước chậm đông có thể tồn tại ở hai pha lỏng
07/01/2018
Nước có thể tồn tại ở hai pha lỏng với khối lượng riêng khác nhau. Đó là kết luận của các nhà nghiên cứu ở Thụy
Vật chất tối là gì?
07/01/2018
Bạn đang hụp lặn trong nó Đây là biểu đồ cột về khối lượng và năng lượng trong vũ trụ như chúng ta biết: Các nhà
Vui Lòng Đợi

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com