في بعض الأحيان، من أجل إجراء قطع دقيق دون التسبب في ضرر للمنطقة، يستخدم العلماء ومضات قصيرة جدًا من الضوء (أقل من جزء من المليون من الثانية)، والتي لها شدة لحظية عالية. قام الباحثون في معهد وايزمان بتحسين العملية
فيما يلي بعض الحقائق المعروفة عن أشعة الليزر: تم استخدام الأشعة المركزة من أشعة الليزر في قطع المعادن لعدة عقود. ويمكنهما استبدال مشرط الجراح واستخدامهما كمصدر للضوء في التصوير الطبي وطرق الفحص المجهري المتقدمة. في العديد من هذه الاستخدامات من الضروري تركيز الشعاع على نقطة واحدة لتركيز شدة الضوء. في بعض الأحيان، من أجل إجراء قطع دقيق دون التسبب في ضرر للمنطقة، يستخدم العلماء ومضات قصيرة جدًا من الضوء (أقل من جزء من المليون من الثانية)، والتي لها شدة لحظية عالية.
عندما تكون نقطة التركيز على السطح، لا توجد صعوبة في تركيز الضوء في نقطة واحدة. ولكن ماذا يحدث عندما تحاول تركيز الضوء تحت السطح، على سبيل المثال، في ورم سرطاني عميق في الجسم؟ وفي مثل هذه الحالة تنشأ صعوبات صعبة، حتى عندما تكون نقطة الهدف على عمق أقل من ملليمتر تحت الجلد. وتكمن الصعوبة في حقيقة أن الأنسجة البيولوجية ليست شفافة - فالبنية غير المنتظمة للأنسجة تتسبب في تشتت الضوء، بحيث بدلا من التركيز على نقطة واحدة، فإنه ينتشر بطريقة لا يمكن السيطرة عليها. بالإضافة إلى ذلك، فإن وميض الضوء، الذي يكون قصيرًا عند إطلاقه من مصدر شعاع الليزر، يطول ويتشوه، نتيجة مروره عبر الأنسجة المتناثرة. والنتيجة هي ضعف كبير في شدة الضوء، وفقدان القدرة على استخدامه كإزميل حاد.
قام البروفيسور يارون زيلبربيرج، وطلاب البحث أوري كاتز وعيران شمال ويارون برومبرج، من قسم فيزياء الأنظمة المعقدة في معهد وايزمان للعلوم، بفحص مدى سرعة تركيز ومضات ضوء الليزر التي تمر عبر وسط متناثر. لقد طوروا طريقة تعتمد على ردود الفعل: يقوم النظام بفحص كيفية تشتيت الضوء الذي يمر عبر الوسط، وبمساعدة خوارزمية رياضية، يصمم شعاع ليزر "يعوض" التشتت المتوقع.
ينتج النظام المحوسب شعاع ليزر بخصائص "مصممة" تمامًا للأنسجة، بحيث يصل الشعاع إلى الهدف في عمق الأنسجة عند تركيزه. وفي دراستهم، التي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Nature Photonics، يصف العلماء نظاما يصحح شعاع الليزر باستخدام شاشة بلورية سائلة بسيطة (LCD) مثل تلك الموجودة في أي جهاز عرض كمبيوتر. حتى الآن كان من المعروف أنه باستخدام مثل هذه الشاشة من الممكن تصحيح التشوهات المكانية فقط. وأظهر العلماء أنه من المدهش تمامًا أن استخدام هذا النظام البسيط يجعل من الممكن تصحيح تشوهات وميض الضوء حتى في البعد الزمني. بمعنى آخر، يمكن للفلاش الضوئي المصحح أن يخترق الأنسجة ويصل إلى الهدف مع التركيز المكاني ويعمل أيضًا لفترة قصيرة. ويأمل العلماء أن يساعد هذا النظام مستقبلاً في تطوير تطبيقات أشعة الليزر في الطب والمجهر البيولوجي في أعماق الأنسجة، وكذلك في الأبحاث الأساسية في الوسائط المعقدة.
