由光学学会制作
真空中用金属光学悬浮纳米粒子的示意图
金属聚焦激光束来制造基于芯片的光镊
学分:普渡大学沈坤红 研究人员已经发明了基于芯片的微型光镊，可以用来在真空中光学悬浮纳米粒子
光镊——使用紧密聚焦的激光束来固定活细胞、纳米粒子和其他物体——可以用于各种精密测量和传感应用
然而，这些光阱通常是用笨重的光学元件制造的
“通过使用超薄金属，我们将聚焦透镜的直径从大约25毫米减小到大约0
4毫米，”来自普渡大学的研究小组负责人李同仓说
“这种基于芯片的设计可以用来创建一个集成的、灵活的光学系统，通过捕获距离表面不到1微米的物体来研究近表面力
它也可能有助于在真空中捕获冷原子来研究量子过程
" 在《光学杂志》上，普渡大学和宾夕法尼亚州立大学的研究人员报道了首次用超薄金属在真空中实现片上光学悬浮
在真空中完成这一壮举有助于提高系统的灵敏度
李说:“光学悬浮粒子可以用来制造加速度计和陀螺仪，它们有可能用于导航。”
“科学家们还在使用光学悬浮粒子来搜索暗物质和暗能量，并在短距离内研究重力，这将加深我们对自然的理解
" 研究人员使用一种金属制造了基于芯片的光镊，可以在真空中光学悬浮纳米粒子
金属的直径比他们以前使用的传统物镜的直径小大约50倍
显示了金属的光学图像
学分:普渡大学同仓里 走向便携式陷阱 这项新的研究源于之前的工作，在这项工作中，研究人员利用真空中的光学悬浮技术制造了有史以来最快的人造转子和最灵敏的扭矩检测器
“作为下一步，我们希望通过将系统最小化到足以使其便携的程度来使光学悬浮技术更加实用，”李说
“我们首先通过使用金属透镜来缩小聚焦透镜的尺寸，这是一种利用纳米结构聚焦光线的平面透镜
" 在这项新工作中，研究人员设计了一种由数千个硅纳米柱组成的金属
金属的直径比它们以前使用的传统物镜的直径小大约50倍
这项工作的第一作者沈坤红说:“其他研究小组最近已经证明了液体中基于金属的光学陷阱。”
“虽然在真空中进行光学捕获有助于将液体或空气的噪音降至最低，但这也要困难得多
" 研究人员表明，悬浮的纳米粒子可以在两个独立的光学陷阱之间转移
学分:普渡大学沈坤红 用平面透镜悬浮 为了测试他们的新光学设计，研究人员将一束强激光引导到金属上以产生俘获力
然后，他们将稀释的纳米粒子溶液喷入捕获区域
当纳米粒子被捕获时，它将呈现为一个可以用照相机观察到的亮点
光子探测器实时测量纳米粒子的运动
他们表明，金属可以在2×10-4托(约1/4，000，000大气压)的真空中悬浮纳米粒子，而不需要任何反馈稳定
他们还能够在两个独立的光阱之间转移悬浮的纳米粒子
“我们的金属是纳米结构层，厚度仅为500纳米，大数值孔径约为0
九
它提供了类似于传统笨重镜头的性能，”来自宾夕法尼亚州立大学的研究小组组长倪兴杰说
“金属是完全真空兼容的
更有趣的是，我们可以灵活地设计它来执行额外的功能，例如，从聚焦光中滤除低空间频率成分，我们已经证明这有利于纳米粒子的光学悬浮
" 研究人员现在正致力于通过提高金属的传输和聚焦效率来改进微型悬浮装置
他们还希望将金属的直径做得更小，以使光学悬浮在现实应用中更加实用
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