作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 一个实验装置的示意图，在微纤维上有一个六边形金片，脉冲超连续光被传送到微纤维中，在输出端测量光功率(脉冲持续时间2
6纳秒，重复频率5千赫，波长450至2400纳米)
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aau8271 在非液体环境中，光驱动运动具有挑战性，因为微小物体可能会与接触面发生强烈的干粘附，从而阻碍运动
在最近的一项研究中，鲁进生和他在中国和新加坡的光学科学与工程学院、电子与计算机工程系、工程学院和高级技术研究所的同事开发了一种真空系统，并实现了旋转运动，其中一个微米大小、厚度约为30纳米的金属六边形板围绕一个微纤维旋转
他们使用脉冲光为马达(平板光纤)提供动力，脉冲光由光学激发的兰姆波在光纤上引导
该程序使板纤维几何电机有利于在实践中的光学机械应用；这项研究的结果现在发表在《科学进展》上
光可以远程、即时、精确地引发机械旋转
光诱导的微/纳米尺度旋转可以在机械驱动中产生广泛的应用，以操纵生物分子和递送货物
在液体环境中，科学家已经通过将线性和角动量传递给微小物体来演示光驱动旋转
在非液体环境中，主要的粘附力阻止了微小物体的运动
由于粘附会严重阻碍由动量传递驱动的旋转电机的运行，因此通常使用液体来减少不必要的冲击
在目前的工作中，鲁等人
偏离了这个长期以来的观点，报道了一种光驱动马达，在这种马达中，空气中的粘附力违反直觉地允许旋转
兰姆波(由吸收的脉冲光的等离子体加热产生的热弹性膨胀)和板状纤维的几何构型辅助了该过程
在作品中，鲁等人
演示了扫描分辨率为0的光驱动微镜
001度
他们通过改变设置中的重复频率和脉冲波来控制电机的旋转速度和停止分辨率(微纤维上的镀金)
科学家在实验中展示了步进式马达爬行，具有亚纳米的运动分辨率
这项工作提供了前所未有的应用潜力，可集成在微型光电机电系统、外层空间全光学精密机械和控制以及微型激光雷达系统(基于光的导航/测绘系统)的激光扫描中
马达在空气中的光驱动旋转
由空气中不同重复率的脉冲超连续光驱动的电机(电影速度提高10倍)
学分:科学进步，doi: 10
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aau8271 为了构建微纤维，卢等
使用火焰加热拉伸技术，合成了含有单晶的金盘，其原子表面光滑，呈六边形或三角形，如先前报道的那样
然后，他们实验性地将均匀精细拉伸的光学微纤维悬浮在空气或真空中，并用探针将金盘放在上面
他们使用扫描电子显微镜成像来观察板-微纤维系统
在连续波激光的瞬时开/关运动中，科学家们观察到了金盘微妙的微弱方位运动
这种运动是由于金盘的膨胀/收缩，这种意外效应触发了超连续谱光脉冲传输到微纤维中
通过这一过程，科学家们展示了当光脉冲被引导到范德瓦尔斯力使金盘与微纤维紧密粘附的装置中时，金盘是如何围绕微纤维旋转的
顺便说一句，由于金盘和微纤维之间的距离很小，范德瓦尔斯力占了主导地位
当科学家们在液体中进行同样的实验时，粘附力变小了，在这种情况下，金盘从微纤维上移开并停止旋转，这表明在这种情况下粘附力对于运动的必要性
左:空气和真空中电机的光驱动旋转
(一)显示脉冲超连续谱光的实验结构示意图(脉冲持续时间，2
6 ns重复率，5千赫；波长450到2400 nm)被传送到微纤维中，光功率由输出端的功率计测量
微纤维悬浮在空气或真空中，镀金放在上面，然后在脉冲光的驱动下绕着它旋转
金盘的假彩色扫描电子显微照片(边长11微米；厚度，30纳米),低于半径为880纳米的微纤维
请注意，在旋转实验之后，板-微纤维系统被放置在硅衬底上
(三)在空气中围绕微纤维逆时针旋转的金盘的光学显微图像排序(样品甲，5千赫)
测得的平均光功率为0
6兆瓦
(四)顺时针旋转金盘的扫描电镜图像排序(长边长，10
5微米；短边长度，3
7微米；厚度，30纳米)在真空中围绕微纤维(半径，2微米)
测得的平均光功率为1
5兆瓦
(C)和(D)中的箭头代表光传播的方向
(C)和(D)下面的灰色圆圈和黄色线条分别表示微纤维和板
红色曲线箭头表示板的旋转方向
右图:转速和重复率之间的关系
从每帧实验视频(样本甲，1千赫)获得的板的有效宽度
(二)傅里叶变换的有效宽度，以获得其变化频率(即
e
板的旋转速度)
(3)光驱动电机的转速随着光脉冲的重复率线性增加，不同的样品给出相似的结果
当重复率改变时，每个光脉冲的功率保持不变
学分:科学进步，doi: 10
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aau8271 马达也在真空中工作，真空中的气压比空气中的气压低九个数量级
旋转速度与光脉冲的重复率成线性比例，并线性增加，以表明单个光脉冲可以驱动电机以极小的角度旋转
陆等
使用波形发生器产生一个信号，该信号可以触发光源发出特定数量的脉冲，并使用投影方法计算微纤维和板之间的角度
每个光脉冲驱动马达以恒定的角度旋转
科学家通过进一步的实验证实了这一结果
科学家们排除了旋转过程中的光学力作为驱动力，因为使用不同波长的连续波激光源不会导致任何旋转发生；只有单一波长(1064 nm)的脉冲光源才能驱动电机旋转
表明脉冲在产生运动中起了重要作用
先前的研究类似地表明，脉冲光可以激发相干声子以诱导晶格膨胀和收缩，传播光诱导声波，用于光流体学和生物成像的许多实际应用
左:步进旋转电机
示意图显示，当光源在每个触发输入上检测到正边沿时，以1千赫的重复频率发射特定数量(n)的光脉冲
1赫兹电触发信号由波形发生器产生
(二)对于一个触发输入，电机的步距角随光脉冲数(n)线性增加
电机旋转约0°
每一个光脉冲1个
(3)当光脉冲数(n)为500和200时，步进电机的旋转
右图:一个示例应用，演示用于激光扫描的微镜
(一)用作微镜偏转光束的旋转板的示意图
当板旋转θ时，反射光束旋转2θ
板和远场白屏之间的距离是L (6
4厘米)
白屏上激光光斑位置(y)与反射光旋转角度(2θ)的关系为y = L × tan(2θ)
(二)对远场屏幕上激光光斑(其中心用红色圆圈标记)的光学图像进行排序
(三)白屏上激光光斑的实验测量位置和理论预期位置
在实验中，由重复频率为5千赫的光脉冲驱动的板的旋转速度是0
95转/分(0
1弧度/秒)
y和t之间的预定关系是y = L × tan(2ωt + θ0) = 6
4tan(0
2t + θ0)
θ0是初始角度
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aau8271 目前的结果是专门观察自鲁等人
在置于微纤维表面的薄金盘上产生脉冲光诱导兰姆波，使金盘在微纤维表面移动
他们解释说，首先，当脉冲激光聚焦在吸光薄膜表面的一条线上时，可以产生被称为瑞利波的表面声波
然后，脉冲光被薄膜吸收，局部加热表面，导致热弹性膨胀，产生表面声波，可以清洁表面上的粘合剂颗粒
瑞利波和兰姆波具有相似的运动模式，因此，例如，当膜/板的厚度小于瑞利波的波长时，瑞利波将逐渐转变为兰姆波
平板光纤几何电机的实际应用在实验室中演示了一种光驱动旋转微镜
学分:科学进步，doi: 10
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aau8271 为了进一步了解这一机制，科学家们进行了有限元耦合热模拟和弹性模拟
结果证实了实验结果，并表明在板-微纤维系统中产生的兰姆波的传播方向与光在微纤维中的传播方向无关
陆等
建议在外层空间、能量转换和真空高精度机械中使用在包括微光机电系统在内的各种领域中如此开发的纳米级电机
如研究中所示，旋转板还可以用作扫描微镜以偏转激光束，用于微型激光雷达系统中的激光扫描以绘制3D世界，或者用作激光显示系统和集成微系统的光学调制/切换
光驱动运动的新发现可以开启一个光学驱动和操纵的新时代，以亚纳米分辨率进行受控运动
这项工作将允许物理学家和材料科学家在需要新范式的环境中探索光学纳米操作的新前景，超越现有的基于液体的功能
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