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利用可以看大秀直播的app光的力量远程控制纳米热源的运动和热致流体流动

物理学 2022-06-01 23:59:13

中国科学院 答:多个金纳米粒子(半径为200纳米的球体)被一个环形激光阱(波长为532纳米)所限制,并围绕它进行光学传输

这些纳米粒子迅速聚集成一组稳定的热粒子,形成温度约为500 K的受限热源

作为示踪粒子的自由(未被捕获)金纳米粒子被其周围产生的热诱导水流的作用拖向金纳米粒子(见论文视频S5)

重力中子的速度由光推进力控制,光推进力与沿激光阱定制的相位梯度强度成比例,如b所示,对应于传输状态1

这种不均匀的推进力驱动重力式核动力源达到最大速度42微米/秒

相位梯度配置(状态1和状态2)的切换草图,能够对热源进行更复杂的操作:热电联产的分离和合并

(c)在分离区域中相反的平均推进力(见状态3,0度,如b所示)分离出属于原始GNP的NP,从而产生NP1和NP2,如在显示的序列中所观察到的(见论文的视频S6)

这两个新的热源被对应于状态3的时间平均推进力以相反的方向推向它们最终再次合并成一个联合的重力-核动力源的区域

可以创建复杂的运输轨迹,例如以结回路的形式(见本文视频S7),从而实现移动热源在目标网络中的空间分布

罗德里戈、梅塞德斯·安古洛和塔蒂亚娜·阿列娃 今天,光流体学是光子学在生物/化学分析中最具代表性的应用之一

等离子体结构的能力(例如

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胶体金和银纳米粒子,纳米粒子)在光照下释放热量并在微观尺度上引起流体对流,在过去的二十年里引起了人们极大的兴趣

它们的尺寸和形状依赖以及波长可调的光学和热学性质为相关应用铺平了道路,例如光热疗/成像、材料加工、生物传感和热光流体学等

等离子体增强热源的原位形成和运动控制可以为进一步利用它们的功能铺平道路,特别是在光流体学中

然而,这是一个具有挑战性的多学科问题,结合了光学、热力学和流体力学

在最近发表在《光科学与应用》杂志上的一篇论文中,何塞·阿教授

罗德里戈和西班牙马德里康普顿斯大学光学物理系的同事开发了一种技术,用于联合控制热源(金纳米粒子群)的形成和运动,以及围绕它们产生的相关热致流体流

科学家总结了他们技术的工作原理,“该技术应用一个结构化的激光束阱,在等离子体激元上施加一个光学推进力,用于它们的运动控制,同时同一束激光加热它们

因为激光阱的形状和光推进力都是容易和独立地定制的,所以热纳米粒子可以根据站立应用以受控的速度沿着可重新配置的路线被光传输

" “基于这种远程光驱动操纵机制,我们报告了第一个热诱导流体流动的证据,该流体流动是由沿目标轨迹以受控速度运动的热源产生的

这种在微尺度下对流体的无接触操作提供了通用的光流体驱动,实现了新的功能,例如,根据化学和生物研究的需要,将纳米物体和分析物选择性地输送到目标位置

此外,我们通过实验证明,光学推进力的空间和时间控制允许改变流体流以及分割/合并包括热源的动态组的纳米粒子

所报道的结果在纳米结构的光学操纵和热光流体学领域具有基础和实际意义

这是光学操纵、热等离子体和流体力学之间协同作用的一个很好的例子

" 物理学家设想,“等离子体纳米粒子的光诱导加热和它们同时进行的可编程光传输的结合,为光微机器人技术,特别是未来热光流体工具的创造开辟了道路

"

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