小物件的通用“遙控器”：新型光鑷_風聞

研究人員開發了特殊算法，可確定複雜環境中的波形。基於此開發的光鑷，或能成功操縱生物學微粒。

電場的強度分佈在二次目標上施加了扭矩。

電影《星際迷航》中有一種神奇的“牽引光束”，它能夠用於操縱微小粒子。

科學家們曾開發了與其非常相似的“光鑷”（optical tweezers）：通過特殊光束，研究人員甚至能捕獲或者移動病毒與細胞。

然而，這類光鑷只能在真空環境或者透明液體中正常工作。任何干擾都可能會使光波發生偏轉，破壞光鑷的操控效果。正因如此，如果無法降低敏感性，就無法將光鑷用於處於複雜環境中的生物樣本。

《星際迷航》中神奇的“牽引光束”。

《自然·光子學》雜誌近日發文稱，奧地利維也納技術大學的科學家們開發了一種特殊的計算方法，可以確定無序環境下操縱微觀粒子的完美波形。這使得在不產生直接接觸的前提下，移動或旋轉單個粒子具備了可行性。新型光鑷有望成為所有小物件的通用“遙控器”。

光波非常敏感，無序、不規則的環境會使其產生異常複雜的偏轉，並向各個方向散射。簡單的平面光波因此可能轉化出複雜的無序波形。這將完全改變光與特定粒子的相互作用方式。

論文第一作者Michael Horodynski表示：“這種散射效應是可以得到‘補償’的。我們能夠計算出波最初的塑造方式，然後利用無序環境的不規則性將其準確轉換成設計的波形。”有了Horodynski等設計的算法作為保障，不可計數的小擾動就不再是光波實驗的阻力，而是精確動力。

維也納技術大學研究人員Kevin Pichler為新型光鑷技術做出了很大貢獻。首先，他設置了隨機擺放的聚四氟乙烯材料，然後對其施以微波輻照。由此，他成功製造出了紊亂條件下的預期波形。

Rotter評價説：“Pichler等設計的微波實驗證明我們的方法是有效的。但我們真正的目標是將其應用於可見光領域。這將為光鑷技術開闢生物學等方面的全新應用場景。”

（圖片來源於網絡）

期刊來源：《自然·光子學》

期刊編號：1749-4885

原文鏈接：

https://www.tuwien.at/en/tu-wien/news/news-articles/news/a-remote-control-for-everything-small/

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