 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 1 | 1/1 | 返回列表 |
| 查看: 1306 | 回復(fù): 0 | |||
yexuqing木蟲(chóng)之王 (文學(xué)泰斗)
太陽(yáng)系系主任
|
[交流]
中國(guó)科大研制出單光束“三維光學(xué)扳手”
|
|
中國(guó)科大研制出單光束“三維光學(xué)扳手” 近日，我校光學(xué)與光學(xué)工程系龔雷副教授課題組與新加坡國(guó)立大學(xué)仇成偉教授開(kāi)展合作，研制出一種新型光學(xué)微操控工具——單光束“三維光學(xué)扳手”。這種光學(xué)扳手能夠利用單個(gè)聚焦的激光光束對(duì)微粒（如細(xì)胞）施加三維可控的光力矩（Optical torque），從而實(shí)現(xiàn)微觀粒子動(dòng)態(tài)可控的三維旋轉(zhuǎn)操控，極大拓展了光鑷技術(shù)的操控功能。相關(guān)研究成果于2025年1月11日以“Time-varying 3D optical torque via a single beam”為題在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》[Nature Communications 16: 593 (2025)]。 圖1. 單光束三維光學(xué)扳手示意圖 光鑷，又被稱為“單光束梯度力阱”，是美國(guó)科學(xué)家阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin）于1986年發(fā)明的一種激光工具�？茖W(xué)家利用它能夠抓取和操縱單個(gè)分子、病毒、細(xì)胞等微觀世界的物體。光鑷由此成為人類(lèi)研究微觀世界的重要操控工具，阿什金也因此獲得了2018年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。光鑷本質(zhì)上是利用光的動(dòng)量傳遞對(duì)微粒施加光力實(shí)現(xiàn)三維操控的。光既具有動(dòng)量也能攜帶角動(dòng)量，在與微粒相互作用時(shí)光的角動(dòng)量傳遞能夠產(chǎn)生光扭矩，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)微粒旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。例如，攜帶自旋角動(dòng)量的聚集激光光束不僅能夠施加光力捕獲微粒，還會(huì)對(duì)物體施加旋轉(zhuǎn)的扭矩，就像一個(gè)扳手在扳動(dòng)物體一樣，因而被形象地稱為一種 “光學(xué)扳手”。這種光學(xué)扳手極大地拓展了光鑷的操控功能，使其不僅能平移而且能旋轉(zhuǎn)微粒。然而，這種光學(xué)扳手施加旋轉(zhuǎn)扭矩的方向十分局限，一般僅沿著光軸方向，主要是因?yàn)楣獾淖孕莿?dòng)量方向通常被光軸方向鎖定。為突破該局限性，2022年物理學(xué)家Halina Rubinsztein-Dunlop團(tuán)隊(duì)通過(guò)左右旋光束的對(duì)稱疊加實(shí)現(xiàn)了橫向自旋及橫向力矩[Nat. Photonics 16, 346–351 (2022)]，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)微粒橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)（Fig. 1a）。但目前光學(xué)扳手的旋轉(zhuǎn)操控仍局限于一維固定軸，無(wú)法實(shí)現(xiàn)微粒的三維旋轉(zhuǎn)操控。 為解決該問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)深入研究聚焦光場(chǎng)三維自旋角動(dòng)量的定量調(diào)控方法及其光扭矩效應(yīng)，理論推導(dǎo)聚焦光場(chǎng)自旋角動(dòng)量與入射光場(chǎng)局部偏振螺旋度的定量方程，并提出了通過(guò)單個(gè)調(diào)制光束實(shí)現(xiàn)時(shí)變?nèi)S光扭矩的技術(shù)方案（Fig. 1b）。這種調(diào)制的激光光束能夠施加任意方向的旋轉(zhuǎn)扭矩，進(jìn)而操控微粒在不同時(shí)間沿著指定三維轉(zhuǎn)軸做連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（Fig. 1c），被稱為“三維光學(xué)扳手”。團(tuán)隊(duì)還利用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了活體細(xì)胞的三維旋轉(zhuǎn)操控。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了激光對(duì)微粒的全自由度操控，將光鑷對(duì)微粒的三維平移操控拓展到三維平移與轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)操控。光鑷新的操控功能有望在細(xì)胞三維層析、光學(xué)傳感、微機(jī)器人等領(lǐng)域激發(fā)新的應(yīng)用。 中國(guó)科大光學(xué)與光學(xué)工程系博士生吳一京為論文第一作者，中國(guó)科大龔雷副教授和新加坡國(guó)立大學(xué)仇成偉教授為論文的通訊作者。上述研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金和唐仲英基金會(huì)的資助。 論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55781-y （物理學(xué)院、光學(xué)與光學(xué)工程系、科研部） |
回復(fù)此樓» 猜你喜歡
化工284求調(diào)劑
已經(jīng)有10人回復(fù)
-
一志愿北京化工大學(xué)材料與化工296分求調(diào)劑
已經(jīng)有8人回復(fù)
-
2026級(jí)碩士研究生招生/調(diào)劑
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
0703化學(xué)調(diào)劑
已經(jīng)有7人回復(fù)
-
新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院招生
已經(jīng)有32人回復(fù)
-
0856材料與化工353分求調(diào)劑
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
282分材料專業(yè)求調(diào)劑院校
已經(jīng)有13人回復(fù)
-
315食品工程求調(diào)劑
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
環(huán)境調(diào)劑
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
接受26屆調(diào)劑生
已經(jīng)有20人回復(fù)
» 本主題相關(guān)商家推薦: (我也要在這里推廣)
相關(guān)版塊跳轉(zhuǎn)
我要訂閱樓主 yexuqing 的主題更新
| 1 | 1/1 | 返回列表 |
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 接受26屆調(diào)劑生 +20 | 豬豬豬毛 2026-03-06 | 20/1000 |
|
|---|---|---|---|---|
|
|
[考研] 標(biāo)題:撿漏預(yù)警|08工科/09農(nóng)學(xué)調(diào)劑!英語(yǔ)要求低，過(guò)線即有機(jī)會(huì)! +4 | 馬超放煙花 2026-03-07 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 家人們 調(diào)劑不迷路 看這里 +8 | likeihood 2026-03-09 | 10/500 |
|
|
[考研] 293求調(diào)劑 +4 | 上班不著吉 2026-03-09 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 材料與化工 一志愿山大 321分 求調(diào)劑 +4 | 每天散步 2026-03-09 | 5/250 |
|
|
|
[考博] 2026博士申請(qǐng) +5 | 起泡酒 2026-03-08 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 一志愿山東大學(xué)，總分327，英語(yǔ)二79，有論文，有競(jìng)賽，已過(guò)四六級(jí) +3 | 木木目目1 2026-03-09 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 0703求調(diào)劑 +10 | c297914 2026-03-06 | 11/550 |
|
|
|
[考研] 材料與化工求調(diào)劑 +8 | 與冬清寧 2026-03-07 | 10/500 |
|
|
|
[考研] 296求調(diào)劑 +4 | Xinyu Wu311 2026-03-09 | 4/200 |
|
|
|
[考研]
一志愿天津大學(xué)材料與化工275求調(diào)劑
 10+3
|
穿只靴子 2026-03-07 | 14/700 |
|
|
|
[教師之家] 交大前校長(zhǎng)王樹(shù)國(guó)：現(xiàn)在最先進(jìn)的科技并不在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，而是在企業(yè)研究院 +4 | zju2000 2026-03-08 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 286求調(diào)劑 +12 | Faune 2026-03-06 | 14/700 |
|
|
|
[考研] 不限學(xué)校專業(yè)的調(diào)劑同學(xué)看過(guò)來(lái) +5 | 啊擺啊擺 2026-03-05 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 材料調(diào)劑 +4 | L9370 2026-03-05 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 085701環(huán)境工程 求調(diào)劑 +7 | xiiiia 2026-03-04 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 環(huán)境工程專碩307 一志愿211 四六級(jí)已過(guò) 求調(diào)劑 +5 | ccc! 2026-03-03 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 293求調(diào)劑 +3 | 是樂(lè)渝哇 2026-03-04 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 264求調(diào)劑 +8 | 26調(diào)劑 2026-03-03 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 一志愿314求調(diào)劑 +7 | 202111120625 2026-03-03 | 7/350 |
|