ऑप्टिकल और मैग्नेटिक ट्वीज़र
ऐसे उपकरण जो एक सूक्ष्म मनके को प्रकाश या चुंबकीय क्षेत्रों से पकड़कर एक संलग्न बायोमोलेक्यूल पर पिकोन्यूटन बल लगाते और मापते हैं।
Definition
ऑप्टिकल और मैग्नेटिक ट्वीज़र एकल-अणु उपकरण हैं जो एक माइक्रोस्फीयर को ऑप्टिकल या चुंबकीय बलों के साथ पकड़ते हैं ताकि एक बंधी हुई अणु पर नियंत्रित पिकोन्यूटन बल, और चुंबकीय मामले में टॉर्क, लगाया और मापा जा सके।
Scope
यह विषय एकल-अणु बायोफिज़िक्स की दो प्रमुख बल-हेरफेर विधियों को शामिल करता है: ऑप्टिकल ट्वीज़र, जो एक लेज़र फोकस पर एक ढांकता हुआ मनके को फँसाते हैं, और मैग्नेटिक ट्वीज़र, जो एक चुंबकीय मनके को खींचते और मोड़ते हैं। यह बताता है कि प्रत्येक बल कैसे उत्पन्न और कैलिब्रेट करता है, वे क्या अवलोकन प्रदान करते हैं, और उनकी पूरक शक्तियाँ क्या हैं, जिसमें यांत्रिक अनावरण और प्रक्षेपवक्र विश्लेषण को पड़ोसी विषयों में शामिल किया गया है।
Core questions
- एक केंद्रित लेज़र बीम एक सूक्ष्म मनके को कैसे फँसाता है?
- ट्वीज़र द्वारा लगाए गए बलों को कैसे कैलिब्रेट और मापा जाता है?
- मैग्नेटिक ट्वीज़र बल के साथ-साथ टॉर्क कैसे लगाते हैं?
- प्रत्येक विधि से किन आणविक प्रक्रियाओं का सबसे अच्छा अध्ययन किया जाता है?
Key theories
- ग्रेडिएंट-बल ऑप्टिकल ट्रैप
- एक कसकर केंद्रित लेज़र बीम एक पुनर्स्थापनात्मक ग्रेडिएंट बल लगाता है जो एक ढांकता हुआ मनके को फोकस के पास रखता है, इसलिए छोटे विस्थापन बल की रिपोर्ट करते हैं और मनका एक संलग्न अणु पर एक कैलिब्रेटेड हैंडल के रूप में कार्य करता है।
- अणुओं की बल-विस्तार जांच
- एक बंधी हुई अणु पर खींचना और बल बनाम उसके विस्तार को रिकॉर्ड करना सीधे लोच और संरचनात्मक संक्रमणों की जांच करता है, जैसे कि डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए के अति-खिंचाव संक्रमण में।
Mechanisms
ऑप्टिकल ट्वीज़र में, एक केंद्रित लेज़र का तीव्रता ढाल एक ढांकता हुआ मनके को ध्रुवीकृत करता है और उसे फोकस की ओर खींचता है; जाल एक नरम स्प्रिंग की तरह व्यवहार करता है, इसलिए मनके का विस्थापन, जिसे नैनोमीटर सटीकता के साथ ट्रैक किया जाता है, थर्मल उतार-चढ़ाव या चिपचिपी खिंचाव के खिलाफ अंशांकन के बाद लगाया गया बल देता है। मैग्नेटिक ट्वीज़र में, एक बाहरी क्षेत्र ढाल एक चुंबकीय मनके को खींचता है और एक घूर्णन क्षेत्र उसे मोड़ता है, जिससे खिंचाव बल और नियंत्रित टॉर्क दोनों की अनुमति मिलती है। मनके और एक सतह के बीच बंधा हुआ एक एकल अणु इस प्रकार यांत्रिक रूप से लोड किया जाता है जबकि उसका विस्तार दर्ज किया जाता है।
Clinical relevance
ट्वीज़र माप मोटर, पोलीमरेज़ और न्यूक्लिक एसिड के यांत्रिकी को प्रकट करते हैं जो बायोमेडिकली महत्वपूर्ण हैं, नैदानिक सिफारिश के बजाय आणविक तंत्र में शैक्षिक अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।
History
1986 में एकल-बीम ग्रेडिएंट ऑप्टिकल ट्रैप का एशकिन का प्रदर्शन, जिसे बाद में नोबेल पुरस्कार से मान्यता मिली, ने एकल-अणु बल प्रयोगों को सक्षम किया जैसे कि व्यक्तिगत डीएनए अणुओं का खिंचाव, जबकि मैग्नेटिक ट्वीज़र ने मोड़ और सुपरकोइलिंग के अध्ययन के लिए नियंत्रित टॉर्क जोड़ा।
Key figures
- Arthur Ashkin
- Steven Chu
- Carlos Bustamante
- Steven Block
Related topics
Seminal works
- ashkin1986
- smith1996
Frequently asked questions
- प्रकाश एक मनके को कैसे स्थिर रख सकता है?
- एक कसकर केंद्रित लेज़र एक तीव्रता ढाल बनाता है जो एक पारदर्शी मनके को ध्रुवीकृत करता है और उसे सबसे चमकीले बिंदु की ओर खींचता है, जिससे एक स्थिर जाल बनता है जो एक छोटे स्प्रिंग की तरह कार्य करता है।
- ऑप्टिकल और मैग्नेटिक ट्वीज़र में क्या अंतर है?
- ऑप्टिकल ट्वीज़र उच्च स्थानिक और लौकिक रिज़ॉल्यूशन और कठोर ट्रैपिंग प्रदान करते हैं, जबकि मैग्नेटिक ट्वीज़र स्वाभाविक रूप से निरंतर बल लगाते हैं और अणु को मोड़ सकते हैं, जिससे वे टॉर्क और सुपरकोइलिंग के अध्ययन के लिए उपयुक्त हो जाते हैं।