北海道大学 作用在纳米金刚石上的光学力
纳米金刚石吸收一部分照射在其上的激光(Fabs)；一些光也被散射(Fsca)
这些力之间的相互作用导致了纳米金刚石的运动(Hideki藤原等人
科学进步
2021年1月13日)
信用:Hideki藤原等人
科学进步
2021年1月13日 科学家们长期以来一直致力于提高他们使用激光移动小物体而不实际触摸它们的能力
这种“光学捕获和操纵”的方法已经在光学、生物科学和化学中得到应用
但是一旦物体长到纳米级，就变得更加难以控制
现在，包括北海道大学的佐佐木敬二和大阪府大学以及大阪大学的石原肇在内的一组科学家发现了一种利用反向激光移动直径约50纳米的金刚石纳米颗粒的方法
他们的实验发表在《科学进展》杂志上，旨在进一步研究生物成像和量子计算等领域的应用开发
佐佐木说:“我们相信，我们的方法可以使一种新的光学力方法学研究先进纳米材料和量子材料的特性，并开发出最先进的纳米器件。”
纳米金刚石的碳原子晶格有时包含一个缺陷，其中两个相邻的碳原子被一个氮原子和一个空位(荧光中心)取代，这影响了它们的量子力学性能；纳米粒子对光的反应取决于它们的量子力学性质
具有这种荧光中心的纳米金刚石(共振纳米金刚石)吸收绿光并发出红色荧光，目前正在研究其在生物成像、传感和单光子源方面的应用
没有荧光中心的纳米钻石是非共振的
佐佐木和他的同事将光学纳米纤维浸泡在有或没有荧光中心的纳米金刚石溶液中
通过纳米纤维的一端照射绿色激光，捕获了一颗带有荧光中心的纳米金刚石，并将其从激光中传输出去
当不同波长的激光照射在共振和非共振纳米金刚石上时，它们会向相反的方向运动
信用:佐佐木敬二 向相反方向运动的共振和非共振纳米金刚石 科学家们证明，当绿色和红色激光从光学纳米纤维的相对两侧照射到纳米金刚石上时，共振和非共振纳米金刚石的运动可以独立控制:对于非共振纳米金刚石，红色激光比绿色激光推动它们的力度更大；然而，共振的吸收红色激光，因此被绿色激光更强地推动
因此，可以根据它们的光学特性对它们进行分类
此外，共振纳米金刚石中荧光中心的数量可以通过观察它们在这些条件下的运动来量化
通过使用这种技术来捕捉和操纵纳米钻石，科学家们展示了一个概念证明
他们的下一步是将它应用于有机染料掺杂的纳米粒子，这种纳米粒子可以用作生物探测系统中的纳米探针
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