微纤维上微小物体平面旋转的光诱导

文章图片

长三角G60激光联盟导读
据悉，本文展示并表征了金微孔板在其表面与超细纤维接触时的平面内旋转。
摘要
光子携带的动量传递到微观物体中已被广泛用于驱动微观物体。然而，由于摩擦力和光力之间的尺度间隙，该方案在非液体环境中存在缺陷。为了克服这个问题，研究人员最近提出利用光吸收引起的弹性波。基于这一认识，本文展示并表征了金微孔板在其表面与超细纤维接触时的平面内旋转。平面内旋转由导入超细纤维的激光脉冲驱动，其速度随激光功率增加而增加。实验结果和理论结果的结合为非液体环境中微观物体光致驱动的研究提供了新的见解，这是一个在全面理解和实际应用方面都远未成熟的新兴领域。
1介绍
由于其精确、即时和微型化的独特优势，微纳米物体的光学操纵已被证明是许多应用中不可或缺的工具，如生物操纵和检测，微流量控制和粒子输送。这项技术基于一个简单的原理：光波携带动量，可以在散射和吸收过程中传递给物体，从而使其运动。线动量的传递会产生用于光学捕获的光学力的推拉，而角动量的传递会产生导致物体旋转的机械扭矩。然而，光学力很小。
为了在非液体环境中打破屏障并驱动微观物体，最近的一些研究建议使用光诱导弹性波。与光波类似，弹性波也携带动量并传递力。有利的是，弹性波的速度相当小。因此，在散射功率相同的情况下，弹性波产生的力很容易比光波产生的力大六个数量级。此外，温度变化可以通过光吸收激发弹性波。这些吸引人的特性使弹性波成为在非液体环境中实现微物体光致驱动的一个很有希望的候选者。

已报道的片上偏振器。 SWG辅助TM通偏振器；b SWG辅助TE通偏振器；c基于尖锐SWG辅助波导弯曲的偏振器；d基于HPWG辅助光栅的偏振器；e基于HPWG辅助ADC的偏振器；f基于混合等离激元光栅的f A TM通偏振器
弹性波是固体中的晶格振动。因此，它们只会产生内力。这一特性与提供外力的光波有着显著的不同。实际上，在基于弹性波的驱动方案中，是通过弹性波（内力）与其诱导的外力（例如摩擦力）之间的相互作用来驱动微小物体的。值得注意的是，这种运动与人类行走非常相似。
在这一新方向的开创性研究中，研究人员将可吸收的微型物体（如金盘）放置在超细纤维上。通过将激光脉冲传输到微纤维中，微物体吸收光，光被转换成热量，然后激发弹性波来驱动微物体。观察到微小物体在超细纤维的曲面上平移。这些运动可以沿超细纤维的轴向或方位或两个方向（即螺旋运动）。此外，研究人员发现，通过调整微物体和微纤维之间的相对位置和接触配置，可以控制特定的运动方向。然而，在所有这些现有观测中，尚未证明微小物体绕其厚度方向上的固定轴运动旋转的一个重要自由度，以下称为面内旋转，仍有待研究。
a基于SWG辅助的直DC的PBS；b 基于各向异性超材料的PBS
在这篇文章中，我们通过实验证明了微纤维上金片的光诱导平面内旋转来填补这一空白。我们揭示了与光吸收引起的热激发弹性波相关的平面内旋转的潜在机制，并强调了光吸收梯度分布与被超细纤维分割的金板两翼不对称性之间的相互作用。这种新的机制以前没有报道过。结果表明，光吸收的空间分布可以作为一种新的自由度来控制非液体环境中的微尺度驱动。此外，光力学领域也对利用电磁波通过热效应控制弹性波的认识感兴趣。
2平面内旋转观测
图1A为实验装置示意图。它由三部分组成：超细纤维、镀金板和超连续谱脉冲光。直径约为几微米的超细纤维是由标准多模光纤制成的锥形纤维。通过电子束光刻制备金版。与广泛用于合成具有预定义形状的薄金板的化学方法相比， EBL方法在制造具有用户设计形状的纳米结构方面具有优势。

微纤维上微小物体平面旋转的光诱导

推荐阅读

红酒炖苹果对皮肤有好处

微博在哪开启粉丝订阅功能-微博开启粉丝订阅功能操作教程

香辣肉末茄子煲的做法（家常菜）

小年指的什么意思

无线网络信号很强但上不了网

华测gps校点步骤华测gps校点教程视频

注册会计师第一年报什么注册会计师第一年报什么科目比较好

冰糖和大蒜蒸治咳嗽吗？冰糖大蒜水的功效与作用

猫三联间隔多久打一次(成年猫三联间隔多久打一次)

口碑最好的10大婴儿谷物米粉婴儿米粉国产十大排名

十三妹的演员

张飞杀害曹豹了吗

小米燕麦粥的功效好处竟然这么多

开胃黄瓜皮的做法（黄瓜）

粗粮的种类有哪些各有什么功效

果糖饮料越喝越饿的原因

低烧如何快速退烧？低烧如何降温？

犬夜叉完结篇剧情犬夜叉完结篇剧情介绍

蘑菇快速烘干的办法蘑菇快速烘干的办法有哪些

蕾丝双眼皮贴的优点