中国科学院 通过脉冲光吸收激发弹性波来驱动摩擦表面上矩形板的运动
表:板的运动状态、(瞬时)有效吸收光功率、摩擦力和弹性波之间的关系
金平板中弹性波导模式的能带结构(宽度,w = 4微米;高度,h = 60 nm)
Insets:静态频率下基本弹性模式的模式轮廓(箭头指定弹性振荡的方向)
c、金盘接触面的滑动位移(与B中相同;下面板)在z方向上,由纳秒光脉冲驱动(上面板),摩擦滑动阻力Fslide = 2
7微牛顿
作为滑动阻力函数的稳定滑动位移
实验观察到的螺旋运动示意图
六边形金片围绕微纤维螺旋运动的光学图像的时间序列
纤维的直径为2微米,板的边长和厚度为27
分别为72微米和30纳米
对于具有六边形、圆形和矩形基底形状的金盘,旋转角rot(上面板)的余弦、平移位移(下面板)作为时间的函数
所有比例尺代表15微米
使用的超连续激光脉冲有6个
8毫瓦平均功率,3纳秒时间宽度和6
13千赫重复频率
信用:唐微微、吕薇、鲁进生、刘凤江、王继勇、魏岩、邱敏 在非液体环境中实现微小物体的光学操纵是具有挑战性的,因为强大的摩擦力使得光学力微不足道
为了实现这一目标,中国西湖大学的科学家演示了纳秒激光脉冲驱动下干燥表面上微观物体的螺旋运动
他们揭示了热弹性波和摩擦力之间相互作用的潜在机制
这一结果为非液体环境中微型致动器的未来发展铺平了道路
驱动的关键在于利用吸收性微物体中脉冲光吸收引起的热弹性波来克服摩擦力
在发表于《光:科学与应用》的这篇论文中,提出了一个考虑摩擦力和热激励弹性波之间微观相互作用的理论,其特征在于克服摩擦阻力所需的阈值光功率的预测方程
研究人员发现,具有兆瓦级峰值功率的纳秒脉冲光吸收足以驯服N级摩擦力并实现驱动
凭借新的理论见解,他们实验性地演示了纳秒激光脉冲驱动下微纤维上金板的二维螺旋运动
此外,发现通过机械调节板和微纤维之间的相对位置和接触结构可以控制运动方向,并且可以通过改变脉冲重复率和脉冲功率来调节运动速度
关于潜在的应用,作者解释说,“所提出的驱动方案原则上可以在需要在非液体环境中精确操纵微小物体的各种领域中找到实际应用
例如,将我们的技术与片上波导耦合网络相结合,原则上可以通过调整波导顶部的金板位置来实现光学调制,从而通过附近波导之间的调谐耦合来控制波导传输
此外,它还可以用于沿微纤维/纳米线传输附着在金盘表面的电介质粒子,这在芯片实验室技术中是必不可少的
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,用于生命科学应用
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