由光学学会 研究人员创造了一种光学物质机器，它的操作非常类似于一种机械机器，在这种机器中，如果转动一个齿轮，一个较小的互锁齿轮将向相反的方向旋转(a)
光学物质机器(b)使用圆偏振光创建纳米粒子阵列，通过在光场中旋转，其作用类似于更大的齿轮
这使得探针粒子——类似于第二个较小的齿轮——以相反的方向围绕纳米粒子阵列运行
信用:诺伯特
舍雷尔，芝加哥大学 研究人员开发了一种微型新机器，可以将激光转化为工作
这些光动力机器可以自我组装，并可用于纳米流体和粒子分选等应用中的微小货物的纳米级操纵
“我们的工作解决了纳米科学界的一个长期目标，即创造能够在室温液体等常规环境中工作的自组装纳米机器，”研究小组组长诺伯特·福说
芝加哥大学的舍雷尔
舍雷尔和他的同事描述了Optica中的新型纳米机器
这些机器是基于一种被称为光学物质的物质，在这种物质中，金属纳米粒子通过光结合在一起，而不是通过化学键将构成典型物质的原子结合在一起
“组装机器的能量和使机器工作的动力都来自光，”舍雷尔说
“一旦激光被引入到含有纳米粒子的溶液中，整个过程就会自行发生
虽然用户不需要主动控制或指导结果，但这可以很容易地为各种应用定制机器
" 创造光学物质 在光学物质中，激光场在比光的波长小得多的金属纳米粒子之间产生相互作用
这些相互作用导致粒子自组装成有序阵列
这是一个类似于光学捕获的原理，在光学捕获中，光被用来保持和操纵粒子、生物分子和细胞
这个视频展示了一个七粒子光学物质装置的模拟
当圆偏振光入射到纳米粒子上时，可以看到从纳米粒子(黄色)散射的场(蓝色)的旋转和轨道运动
散射光(蓝色)的旋转使纳米粒子探针逆时针移动，从而进入齿轮附近的光阱
探测粒子(此处未示出)随后随着散射光(蓝色)运动的扫掠而相对地被推动而沿轨道运行
整个齿轮的集体旋转并不明显，因为它发生的时间比这里显示的光的飞秒时间尺度运动要长得多
信用:诺伯特
舍雷尔，芝加哥大学 在以前的工作中，研究人员发现，当光学物质暴露在圆偏振光下时，它会像刚体一样沿与偏振旋转相反的方向旋转
换句话说，当入射光以一种方式旋转时，光学物质阵列通过旋转另一种方式进行响应
这是“负扭矩”的表现
研究人员推测，可以基于这一新现象开发出一种机器
在这项新工作中，研究人员创造了一种光学物质机器，它的操作非常类似于基于互锁齿轮的机械机器
在这种机器中，当一个齿轮转动时，一个较小的互锁齿轮将向相反的方向旋转
光学物质机器使用来自激光的圆偏振光来创建纳米粒子阵列，该阵列通过在光场中旋转而像更大的齿轮一样工作
这种“光学物质齿轮”将圆偏振光转换成轨道动量或角动量，从而影响附近的探测粒子以相反的方向绕纳米粒子阵列(齿轮)运行
决定效率 研究人员基于这种设计制造了两台机器，使用波长为600纳米的激光和直径仅为150纳米的水中银纳米粒子
他们发现，使用由八个纳米粒子组成的齿轮比使用七个纳米粒子的齿轮制造出更高效的机器，这表明机器的效率可以通过制造不同的齿轮来改变
研究生和第一作者约翰·帕克说:“我们相信，经过进一步的改进，我们所展示的将在纳米流体和粒子分类中发挥作用。”
“我们的模拟显示，由更多粒子组成的更大的机器应该能够向探测器施加更大的能量，因此这是我们期望追求的改进的一个方面
" 研究人员现在正在试验用更多的粒子或不同材料的粒子制造机器
这种机器的实用性也可以通过制造纳米粒子固定的图案齿轮来提高
这将使光学寻址和组合几个齿轮的能力成为一个更复杂的机器
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