Bẫy quang học là một hệ thống thao tác vi mô và tạo dựng vi mô lên những chi tiết rất nhỏ như tế bào sinh vật, những phần tử sinh chất và các hạt điện môi cỡ nanô bằng ánh sáng laser. Khác với các hệ thống cơ khí truyền thống, là thao tác dựa trên sự tiếp xúc với hạt. Dẫn đến không có một ảnh hưởng cơ khí nào lên mặt của hạt, không phá hủy hạt. Bởi vậy, bẫy quang học hay còn gọi là bẫy quang học đặc biệt được ứng dụng cho nghiên cứu trên các tế bào sống, phần tử sinh chất trong tế bào sống (như màng tế bào) do sự chính xác và mềm dẻo của nó. Sử dụng bẫy quang học có thể tác dụng một lực nhỏ cỡ picô Newtơn (pN) lên đối tượng để có thể kéo căng, tách các tế bào ra khỏi nhau. Bẫy quang học có thể đo lực tương tác, thời gian thực gữa các hạt micrô hay nanô trong suốt quá trình thao tác, nó đóng vai trò như một đầu dò lực hay một cảm biến lực trong suốt quá trình này.
Tất cả các tính chất trên, làm cho bẫy quang học không những có thể thao tác lên hạt như hoạt động bằng tay mà còn là phương tiện lý tưởng để khám phá các quá trình tĩnh và động của hạt nanô. Do vậy, hiện nay bẫy quang học có thể ứng dụng vào các lĩnh vực sau:
- Trong sinh học, sử dụng bẫy quang học có thể nghiên cứu những thuộc tính quang, cơ của tế bào và các đại phân tử, kéo căng chuỗi DNA từ đó có thể can thiệp trong quá trình vận chuyển hay tạo lập các chất hữu cơ của cơ thể sinh vật. Trong tương lai nó có thể dùng để điều chỉnh sự tiếp nhận – đào thải của nhiều hợp chất hữu cơ có trong protein và khám phá thông số năng lượng của những quá trình chưa thấy được trong cơ thể con người. Dùng bẫy quang học ta có thể can thiệp vào cơ thể sống ở mức phân tử và điều chỉnh theo ý muốn của chúng ta. Chẳng hạn, từ một mẫu nhỏ có hàng triệu vi khuẩn, một vi khuẩn có thể được nhặt lên và được di chuyển tới nơi mà những nghiên cứu có thể thực hiện được. Bằng việc kết hợp bẫy quang học với những chùm laser chúng ta có thể bẫy những nhiễm sắc thể và cắt chúng thành những phần nhỏ.
- Trong y học, bẫy quang học được dùng trong việc thụ tinh trong ống nghiệm, sử dụng để chữa bệnh vô sinh. Một tia laser cực tím được dùng để cắt một lỗ ở vỏ ngoài của trứng và dời tinh trùng đến đầu của trứng. Rồi trực tiếp dùng bẫy quang học để đặt tinh trùng vào trong trứng, do đó tăng cơ hội thụ tinh. Một khả năng khác nữa của bẫy quang học là giúp các phần tử vô tính lớn lên. Một phần tử vô tính lớn lên tiến tới một màng mỏng, và bẫy quang học có thể dùng để đặt màng mỏng vào gần một phần tử vô tính, việc này dùng để cấy tủy sống. Bẫy quang học cũng được dùng để cô lập và di chuyển những tế bào ung thư loại ra khỏi cơ thể sống. Những nghiên cứu này rất quan trọng đối với sự khám phá của chúng ta về hệ gen của con người.
- Trong vật lý, bẫy quang học có thể kết hợp với hệ làm lạnh để tạo ra hệ đậm đặc Bose - Einstein, trạng thái thứ năm của vật chất, ở đó có những
tính chất đặc biệt để kiểm nghiệm các định luật vật lý. Trong vật lý chất keo, bẫy quang học được ứng dụng để nghiên cứu tương tác của các nhỏ với nhau.
- Trong nghiên cứu công nghệ nanô, bẫy quang học được ứng dụng để điều khiển các thành phần vi cơ và đo các thông số của hệ thống. Hơn thế nữa, hệ thống bẫy quang học không chỉ để bẫy hạt mà còn là nền tảng cho khảo sát tương tác giữa laser với hạt nhỏ. Bằng việc mở rộng những chức năng, có thể sử dụng cho nghiên cứu quá trình biến đổi hạt vật chất với những bước sóng khác nhau và thời gian xung khác nhau của laser.
- Trong giáo dục, bẫy quang học ngày càng trở nên phổ biến trong các phòng thí nghiệm hiện đại, nó là dụng cụ thiết thực cho sinh viên vật lý nghiên cứu các hiệu ứng của trường điện từ và hiệu ứng nhiệt của laser. Bẫy quang học là bằng chứng sống cho phép chúng ta khẳng định rằng phôtôn có xung lượng. thông qua làm thí nghiệm với bẫy quang học, sẽ thúc đẩy sinh viên vật lý hiểu sâu hơn bản chất cố hữu của ánh sáng, nâng cao hiểu biết về cấu trúc của nhiều dụng cụ vật lý khác, như kính hiển vi, camera… Nhiều khái niệm sinh học, vật lý được suy ra từ thí nghiệm. Như vậy, Quang - Cơ - Điện được tích hợp trong bẫy quang học, có thể mở rộng kiến thức cho các sinh viên và các nhà nghiên cứu, nó đặt nền tảng vững chắc cho sự phát triển tương lai của họ.
Bẫy quang học cũng được mở rộng để ứng dụng trong các nghiên cứu về hạt điện môi trong các môi trường khác nhau. Ví dụ: hạt thủy tinh trong nước, hồng cầu trong huyết trương, các hạt vàng nanô trong nước…