Las pinzas láser, también conocidas como pinzas ópticas, utilizan rayos láser para atrapar partículas microscópicas o nanoscópicas con un posicionamiento tridimensional preciso. Los rayos láser aprovechan un fenómeno llamado desajuste del índice de refracción. Vemos esto cada vez que miramos una pajita en un vaso de agua. En escalas diminutas, la sutil curvatura de la luz por parte de la partícula da como resultado que se le transmita un impulso, proyectando una pequeña fuerza atractiva o repulsiva. El resultado es una precisión y un control de grano extremadamente fino sobre una sola partícula en el haz, control en escalas subnanométricas.
Las pinzas láser solo funcionan cuando el material utilizado es dieléctrico, es decir, un aislante que es adverso a los campos electromagnéticos. Un láser enfocado en las pinzas genera un campo electromagnético en forma de luz condensada. El enfoque láser se puede utilizar para levitar bacterias, virus e incluso átomos y moléculas individuales. Para muchas aplicaciones, las muestras diminutas se adhieren a un cordón microscópico ligeramente más grande. Incluso se pueden usar varias pinzas láser para tirar de partes de una molécula, estirándola y permitiendo a los científicos observar cómo se recupera. Esto es increíblemente útil para dilucidar sus sutiles propiedades químicas.
El fenómeno de la dispersión óptica por partículas microscópicas fue informado por primera vez por el científico de Bell Labs Arthur Ashkin en 1970. Luego, en 1986, el científico Steven Chu y otros escribieron un artículo sobre el tema y mejoraron enormemente los sistemas. El Dr. Chu pasó a aplicar las pinzas láser en una amplia variedad de áreas útiles, incluido el enfriamiento de los átomos deteniéndolos en su lugar, y ganó el Premio Nobel de Física en 1997 por su arduo trabajo.
Las pinzas láser han sido invaluables en el estudio de pequeñas características en máquinas biológicas, como los omnipresentes motores biológicos que impulsan el movimiento en la célula. Esto contribuye a la ciencia emergente de la nanotecnología y amplía enormemente nuestro conocimiento de la biología. El sondeo con pinzas láser del citoesqueleto de las células ayudó a los científicos a crear un mapa de alta resolución de la célula, con más detalles de los que podrían haber producido otros enfoques. Las pinzas láser continúan siendo un área de investigación candente, con intrépidos equipos en Berkeley, Stanford, MIT y muchas otras universidades que explotan las posibilidades de investigación que la tecnología tiene para ofrecer.