Lo abbiamo visto tutti, chi in un film, chi in un cartone animato, chi nella sua fantasia leggendo un libro: il raggio traente. Un fascio di luce e sei a bordo di un Ufo in balia di extraterrestri in vena di sperimentazioni. E tutti abbiamo pensato che fosse solo fantascienza. Gli scienziati però sono creature fantasiose e sono riusciti a realizzarlo in laboratorio, grazie a una collaborazione tra l’Istituto di strumentazione scientifica di Brno nella repubblica ceca e l’università di St. Andrews in Scozia.

Non occorre preoccuparsi: non c’è nessun disco volante pilotato da scienziati pazzi in grado di rapirvi. Questi fasci sono in grado solamente di spostare oggetti molto piccoli, come sferette di raggio inferiore al milionesimo di millimetro: si tratta di una tecnica sviluppata per estendere le capacità delle “pinzette ottiche”. Oggetti molto piccoli, come le cellule, non possono infatti essere tenute ferme né spostate facilmente con delle pinzette meccaniche che potrebbero danneggiarle. La luce laser offre una soluzione pratica e compatta per manipolare questi oggetti, chiamata pinzetta ottica: se un laser viene focalizzato su una microsfera, allora esso è in grado di tenerla in una posizione fissa.

Il principio di funzionamento è un po’ complicato, ma lo si può intuire così. La luce è rifratta all’interno della sferetta, cioè: viene trasmessa all’interno, ma con un angolo differente; è esattamente l’effetto che fa apparire una cannuccia immersa nell’acqua come se fosse spezzata. Per azione e reazione, la sferetta riceve dalla luce un colpo che la mantiene ferma. Se poi il fascio viene spostato, la sfera si sposta con lui, proprio come se fosse mantenuta, appunto, da una pinzetta fatta di luce.

L’applicazione per cui le pinzette ottiche sono state concepite è l’intrappolamento di nuvole di atomi per osservare fenomeni di fisica fondamentale. Poco tempo dopo il loro sviluppo, però, i ricercatori hanno compreso l’interesse di questa scoperta per la biologia: grazie alle pinze ottiche si possono intrappolare cellule, oppure frammenti di Dna e dosare le forze che agiscono su questi oggetti con estrema precisione.

Una geometria del fascio molto semplice, come quella creata da una lente, riesce soltanto a tener fermi degli oggetti. Tuttavia, controllando la forma del fascio di intrappolamento, si possono estendere le applicazioni. Un esempio molto frequente è l’uso di fascio ‘a ciambella’, al cui centro si trova una zona scura; per via della geometria particolare, la luce riesce non solo a mantenere l’oggetto intrappolato, ma anche a farlo ruotare. Questo permette di studiare le proprietà meccaniche delle cellule e si può adoperare persino come metodo di diagnosi.

Le ricerche del team ceco e scozzese hanno ora dimostrato che, con un dispositivo leggermente più complesso, si può fare in modo che la luce possa spostare oggetti in direzione contraria a quella di arrivo del fascio di fotoni, come il raggio traente dei film. Nella sua prima applicazione, il raggio è stato impiegato per separare sferette di dimensione differente: siccome la forza esercitata dal fascio dipende dalla grandezza delle sfere e dalla forma del fascio, questa può essere scelta in modo che quelle più piccole ne siano attratte e le altre ne siano invece respinte.

Per adesso, gli studi sono stati condotti su sferette di vetro, ma questa tecnica si separazione potrà dimostrarsi utile per isolare differenti corpuscoli del sangue, per esempio piastrine da globuli rossi. Il “raggio traente” va così ad aggiungersi nella cassetta degli attrezzi che un giorno permetterà esami del sangue più rapidi ed efficaci.

Marco Barbieri