1. 3.3 Mô hình chuỗi liên tục (WLC)
2.3.4.3. Ảnh hưởng bán kính thắt chùm
Như trên chúng ta đã nhận xét, với bán kính thắt chùm W0 7m và hạt nằm ngoài thắt chùm, thì nó không bị kéo vào tâm kìm khi cường độ đỉnh laser nhỏ (< 7 2
20 10. W / m ). Tuy nhiên, vi hạt được kéo vào tâm kìm nếu bán kính thắt chùm tăng lên. Sau đây chúng tôi xem xét trường hợp này.
59
Bán kính thắt chùm của chùm tia laser là một tham số rất quan trọng, có ảnh hưởng tới quá trình động học của hạt trong kìm quang học. Kết quả mô phỏng khi thay đổi bán kính thắt chùm được thể hiện như trên hình vẽ 2.12. Trong đó cường độ đỉnh và tọa độ ban đầu của hạt điện môi có giá trị
xác định là 7 2
0 10 10
I . W / m và 0 12m.
Từ kết quả trên, ta thấy khi mà bán kính thắt chùm nhỏ thì hạt không di chuyển vào tâm kìm, tăng dần bán kính thắt chùm đến một giá trị thì hạt sẽ bị kéo di chuyển vào tâm kìm, nhưng thời gian di chuyển không tỉ lệ với bán kính thắt chùm: trong giai đoạn đầu khi bán kính thắt chùm tăng thì hạt sẽ di chuyển nhanh hơn, nhưng đến giai đoạn hạt vào gần đến tâm kìm thì bán kính thắt chùm lớn thì hạt di chuyển chậm hơn. Kết quả này thu được cho ta thấy lực đóng vai trò kéo hạt vào tâm chùm tia là quang lực gradient ngang, do độ
Hình 2.12: Ảnh hưởng của bán kính thắt chùm lên động học của hạt, vớiI0 10.107W m/ 2và ρ
60
lớn của lực này phụ thuộc vào biến thiên cường độ theo phương hướng tâm nên khi cường độ đỉnh không đổi nếu ta tăng bán kính thắt chùm thì gradient cường độ sẽ giảm. Đồng thời ta thấy vị trí cấn bằng ổn định cho các trường hợp bán kính thắt chùm tăng thì càng xa tâm kìm. Do đó độ căng của phân tử ADN sẽ giảm khi ta tăng dần bán kính thắt chùm. Mặt khác ta còn thấy rằng chùm laser phải có bán kính thắt chùm xác định thì hạt bẫy mới bị kéo vào tâm, giá trị đó phụ thuộc vào vị trí ban đầu và cường độ đỉnh, do đó từ kết quả này ta có thể đưa ra đươc bộ tham số thích hợp cho việc kéo căng phân tử ADN.
Ngoài ra quá trình di chuyển của hạt vào tâm kìm còn phụ thuộc vào vị trí ban đầu của hạt, kết quả mô phỏng cho trường hợp thay đổi tọa độ ban đầu của hạt điện môi, trong đó cường độ đỉnh và bán kính thắt chùm tia laser
tương ứng là 7 2
0 5 10
I . W / m và W0 10mđược thể hiện như trên hình 2.13. Từ kết quả ta thấy hạt càng gần tâm kìm thì khoảng thời gian để đạt đến
trạng thái ổn định nhỏ hơn, nghĩa là chuỗi phân tử ADN nhanh chóng đạt đến
Hình 2.13: Quá trình động học của vi hạt khi thay đổi bán kính thắt chùm của của chùm laservớiI0 10.107W m/ 2
61
độ căng ổn định. Mặt khác, do độ biến dạng của chuỗi ADN phụ thuộc hoàn toàn vào vị trí ban đầu và vị trí cân bằng ổn định, tham số này giúp chúng tôi khảo sát độ căng của chuỗi ADN. Vì vậy, ta có thể hoàn toàn điều khiển độ căng của phân tử ADN bằng cách điều chỉnh quang cơ khi sử dụng hệ điều khiển cơ điện để di chuyển hệ vật kính của kìm hoặc là di chuyển mặt phẳng mẫu. Nghĩa là muốn tăng độ giãn của phân tử ADN thì ta phải tăng khoảng cách giữa vị trí ban đầu và tâm kìm, nhưng khi tăng tham số này thì ta phải tăng bán kính thắt chùm và tính toán cường độ đỉnh sao cho hạt được kéo vào tâm.