光的威力——可操纵和移动微小物体学术资讯

金山大学博士研究生恩科西·毕赫正在结构光实验室中工作。

当一束光照向手臂时，除了那一点点光致热量，你可能不会有太多其他的感觉。但同样的光照射到微观世界时，它就变成了一种强大的工具，可以用于安全地移动物体。《科学报告》杂志11月26日报道，南非金山大学物理学院结构光研究小组找到了一种可以使用完整激光束控制和操纵微观物体的方法。这或许可以使操控人体中的单个细胞、移动化学反应中的单个微粒等精密操作成为现实。

虽然这种称为全息光学捕捉和夹取的技术并非新技术，但金山大学的研究人员首次找到了充分利用光全部能量的方法——这包括了以前无法用于该技术的矢量光。通过新技术，诞生了首个矢量全息陷阱。金山大学物理学教授安德鲁·福布斯说：“之前，全息光陷阱仅限于特定的标量光,现在矢量光陷阱也进入了我们的工具箱，这是非常令人振奋的。”

金山大学博士研究生恩科西·毕赫等开发的新装置的最终版本可以同时捕获多个粒子，并仅通过光的矢量态来移动它们。而在传统的光学捕捉和夹取系统中，光被紧密地聚焦到一个包含微粒的狭小空间中（例如生物细胞），然后在微米或纳米尺度上移动。这个设想使美国科学家阿瑟·阿什金赢得了2018年的诺贝尔物理学奖。传统光学捕捉系统需要由镜子和操作台机械控制，部件多、精度较差。后来通过计算机生成的全息图控制光，就不再需要移动部件了。然而，一直以来只有标量光才能用于这种全息光陷阱。金山大学的研究人员完善了这一技术，他们展示了如何以全息方式创建和控制所有的光模式，并据此设计了新的光学陷阱和夹取装置。福布斯说：“值得注意的是，我们的装置既可以搭配传统标量光使用，也能搭配更为复杂的矢量光使用。”

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编译：雷鑫宇

审稿：三水

责编：张梦

期刊来源：《科学报告》

期刊编号：2045-2322

原文链接：

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181127111031.htm