7+ Interessante Fakten über Nobelpreisträger Arthur Ashkin

Arthur Ashkin ist der Mann, der der Welt die optische Pinzette brachte. Dafür wurde er 2018 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Arthur Ashkin
Der Nobelpreisträger Arthur Ashkin

Was wäre, wenn man Lichtstrahlen verwenden könnte, um mikroskopische Partikel und Zellen einzufangen und zu manipulieren? Das klingt nach Science-Fiction, wurde aber in den 1980er Jahren von Arthur Ashkin tatsächlich Realität.

Hier erkunden wir das Leben und die Zeit von Arthur und diskutieren, warum seine Arbeit so wichtig war, dass er 2018 den Nobelpreis für Physik erhielt.

Wer ist Arthur Ashkin?

Arthur Ashkin ist ein mit dem Nobelpreis ausgezeichneter amerikanischer Physiker, der vor allem für seine Erfindung eines Geräts namens optische Pinzette bekannt ist. Er wurde am 2. September 1922 in Brooklyn, New York, geboren und ist auf seinem Gebiet sehr angesehen.

Er wurde in eine ukrainisch-jüdische Familie hineingeboren. Zwischen 1942 und 1945 trat Ashkin der US-Armee bei und arbeitete im Columbia Radiation Lab.

Ashkin schrieb sich später an der Columbia University, Ithica, New York City ein und machte dort 1947 seinen Bachelor in Physik. Später machte er seinen Doktor in Kernphysik an der Cornell University, wo er 1952 promovierte.

Nach seiner Promotion arbeitete Ashkin bei Bell Laboratories in Murray Hill. Später wechselte er in die Einrichtung in Holmdel, New Jersey, wo er bis zu seiner Pensionierung im Jahr 1992 blieb.

Während seiner Arbeit in den Bell Labs in New Jersey vollendete Arthur seine mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Arbeit an Lasern.

Trotz der technischen Genialität seiner Arbeit ist Ashkin etwas bescheiden über sein Lebenswerk: –

„Nun, das ist mein Lebenswerk. Es hat mit dem Strahlungsdruck zu tun, dem Druck des Lichts. Ich werde Ihnen einen kleinen Vortrag halten. Wenn Licht auf Sie scheint, übt es Druck auf Sie aus. Jeder weiß, dass Licht Wärme hat. Die Sonne ist heiß. Aber Tatsache ist, dass die Sonne auf dich drückt.  Und mit Lasern, wenn man das Licht auf sehr kleine Punkte fokussiert, kann man tatsächlich Dinge drücken oder ziehen, wie sich herausstellt. Schieben, Ziehen, optische Fallen erzeugen, wie es heißt. Ich bin also der Erfinder der optischen Fallen, und es begann auf diese sehr seltsame Weise. Einfach durch Zufall. “ – Arthur Ashkin in einem OSA-Interview.

Was hat Arthur Ashkin gemacht?

Arthur Ashkins bekannteste Arbeit war seine bahnbrechende Forschung an optischen Pinzetten. Während seiner Tätigkeit im Bell Lab von AT & T in New Jersey wurde Ashkin mit der Erforschung von Mikrowellen, nichtlinearer Optik und Laser Trapping beauftragt.

Im Rahmen seiner Forschung gelang Ashkin die erste Beobachtung von „continuous-wave (cw) laser harmonic generation, cw parametric amplification, entdeckte den photorefraktiven Effekt und initiierte das Feld der nichtlinearen Optik in optischen Fasern.“ – OSA.org.

1970 gelang es ihm, mit einem Laserstrahl kleine transparente Kügelchen einzufangen und zu bewegen. Jede Perle reichte in der Größe von 0,59 bis 2,68 Mikrometer (1 Mikrometer = 10-6 Meter).

Diese Perlen wurden in Wasser aufgehängt, und als Ashkin den Lichtstrahl auf sie richtete, stellte er fest, dass die Perlen nicht nur in das Zentrum des Strahls gezogen, sondern auch von ihm entlang geschoben wurden. Dies war ein erstaunlicher Befund, und ziemlich überraschend.

Später fand er heraus, dass er mit zwei gleichstarken Lichtstrahlen, die er aufeinander richtete, Perlen einfangen und nach Belieben bewegen konnte. Diese verblüffende Erkenntnis sollte später dazu führen, dass Ashkin und sein Team 1986 die optische Pinzette erfanden.

Dieses Gerät verwendet einen einzelnen Laser, der mit Hilfe einer Linse auf ein Teilchen fokussieren und es einfangen kann.

Darüber hinaus konnte einer von Ashkins Mitarbeitern, Steven Chu, die Technik weiter verfeinern, um einzelne Atome einzufangen. Für diese Arbeit wurde Chu 1997 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Ashkin wollte seine optische Pinzette nutzen, um Zellen, Viren und Bakterien zu untersuchen. Um dies zu erreichen, wechselte er von einer Infrarot-Lichtquelle zu grünem Licht.

Das lag daran, dass Grün einen weniger intensiven Strahl hat als Infrarot und daher weniger wahrscheinlich lebende Zellen beschädigt. Durch diese Änderung war er in der Lage, seine optische Pinzette zu verwenden, um die Kraft zu untersuchen, mit der Moleküle Organellen in Zellen bewegen.

Seitdem sind die optischen Pinzetten von Ashkin et al. zu einer weit verbreiteten Technik geworden, um mikroskopisches Leben und seine molekularen Systeme zu studieren, ohne das Risiko, sie zu töten.

„Ashkin erforschte das Innere einer Zelle, manipulierte ihre inneren Strukturen und legte damit den Grundstein für neue Wege, um normale und kranke Zustände im menschlichen Körper zu verstehen. Die Fähigkeit, Atome zu kühlen und einzufangen, hat zu spektakulären Fortschritten in der Grundlagenforschung geführt, wie z. B. die Erzeugung von Bose-Einstein-Kondensaten in Atomdampf.“ – OSA.org.

Ashkin und zwei seiner Kollegen wurden 2018 gemeinsam mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Der Grund für seine Auszeichnung, laut Nobelpreis war: –

„Die scharfen Strahlen des Laserlichts haben uns neue Möglichkeiten gegeben, unser Wissen über die Welt zu vertiefen und sie zu formen. Arthur Ashkin erfand die optische Pinzette, die mit ihren Laserstrahl-Fingern Partikel, Atome, Moleküle und lebende Zellen packt. Die Pinzette nutzt Laserlicht, um kleine Teilchen in die Mitte des Strahls zu schieben und dort festzuhalten. Im Jahr 1987 gelang es Ashkin, lebende Bakterien einzufangen, ohne sie zu verletzen. Optische Pinzetten sind heute weit verbreitet, um biologische Systeme zu untersuchen.“

Woher kommt Arthur Ashkin?

Arthur Ashkin wurde 1922 in Brooklyn, New York, geboren. Er wurde in eine ukrainisch-jüdische Familie hineingeboren.

„Viele betrachten Ashkin als den Vater des Laserstrahlungsdrucks. Seine Arbeiten auf diesem Gebiet betrafen das optische Einfangen und Manipulieren kleiner dielektrischer Teilchen mit Hilfe optischer Gradientenkräfte. Ashkin erreichte eine Reihe von „Premieren“. Er war der erste, der optische Gradientenkräfte an Atomen beobachtete und der erste, der eine Laserkühlung von Atomen durchführte, die als „optische Melasse“ bekannt ist. Er war auch der erste, der den optischen Einfang von Atomen beobachtete.“ – OSA.org.

Wo hat Arthur Ashkin die High School besucht?

Arthur Ashkin besuchte die James Madison High School in Brooklyn und machte dort 1940 seinen Abschluss. Später besuchte er die Columbia University in Ithica, New York, um seinen B.Sc. in Physik abzuschließen.

Nach seinem Abschluss besuchte er die Columbia University und arbeitete zuvor als Techniker für das Radiation Lab der Columbia, das während des Zweiten Weltkriegs mit dem Bau von Magnetrons für die Radarsysteme des US-Militärs beauftragt war.

Nach dem Studium promovierte er in Kernphysik an der Cornell University.

Wo arbeitet Arthur Ashkin?

Arthur Ashkin ist seit 1992 offiziell im Ruhestand. Vor seiner Pensionierung hatte er über vierzig Jahre in den Bell Labs von AT & T gearbeitet.

5 Fakten zum Mitnehmen über Arthur Ashkin

1. Arthur Ashkin wurde am 2. September 1922 in Brooklyn, New York, geboren.

2. Für seine Erfindung der optischen Pinzette wurde er 2018 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

3. Ashkin ist bis heute der älteste Mensch, der jemals mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde. In einem Interview mit dem Nobelpreis drückte er seine Erleichterung aus, „weil man nicht tot sein und gewinnen kann“.

4. Obwohl Ashkin offiziell im Ruhestand ist, setzt er seine Forschung fort. Während er seine Arbeit als eine Art Hobby betrachtet, schreibt er gerade an einer Arbeit über Solarenergie.

5. Einer von Ashkins Helden ist der niederländische Wissenschaftler Antonie van Leeuwenhoek . Das ist der Kerl, der als erster die Tierchen entdeckte, oder das, was wir heute Bakterien und Protozoen nennen.