科学家开发出定制光镊的新技术

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　　科学家们开发出了一种利用光捕获小颗粒的新方法。在诺贝尔奖获奖技术光镊（Arthur Ashkin，2018）的基础上，埃克塞特大学 David Phillips 博士领导的物理学家团队进一步提高了光学捕获的可能性。
　　该研究论文发表在《科学进展》杂志上，题为“通过波前整形实现光子高效光镊”。
　　传统光镊开发于 20 世纪 80 年代，它是一种高度聚焦的激光束，可以吸引和捕获某些微型颗粒或生物，类似于用镊子抓取某物。
　　“然而，在光镊中，粒子并没有完全固定，”第一作者 Une Butaite 博士解释说。“它正在经历周围分子的热运动。有点像湖中的小船被风浪摇晃，但被锚阻止漂走，光镊中的粒子不断摇晃，但它的运动被限制在一定的体积内。”
　　一般来说，这个限制体积越小，光阱就越有用。
　　要使光镊发挥作用，激光必须紧密聚焦在一个非常小的区域，这个区域可能比被捕获的粒子小得多。问题就在这里：如果粒子很大，大部分光将停留在其中心附近，但光与粒子在表面的相互作用更强烈。
　　换句话说，较大的粒子无法充分利用可用的光，从而降低了限制水平。
　　“这就是我们的研究切入点，”菲利普斯博士解释道。“我们假设，如果光不是集中在粒子中间，而是将其包裹起来，那么粒子就会受到更强的限制，就像被紧紧地包裹着一样。”
　　然而，确定能够产生最强限制的光的确切形状并不是一件简单的事情。
　　“这里没有一刀切的解决方案。为了获得最佳性能，每个不同的粒子都需要一套定制的光套装，”布泰特博士说。
　　在实践中实现这一点意味着必须开发和完善各种数学和数值方法以及严格的实验技术——所有这些都是与格拉斯哥大学的 Jonathan Taylor 博士（苏格兰）领导的研究人员以及维也纳科技大学的 Stefan Rotter 教授（奥地利）领导的研究人员合作实现的。