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研究新突破!科学家制造出一种仅由光驱动的微型车辆

前瞻网    2021-10-03 20:02

 

产业

光具有移动微观物体的内在能力,它能用高度聚焦的激光束精确控制和操纵微小颗粒。

近日,瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员已成功制造出仅由光驱动的微型车辆。通过将光学超表面分层到微观粒子上,然后使用光源对其进行控制,他们成功地以复杂但精确的方式移动微型车辆。这个微型车辆,甚至可以用来运输其他物体。

研究人员制造出的微型车辆宽度为10微米,厚度1微米(千分之一毫米)。这些车辆由微小的颗粒组成,上面涂有一种称为“超表面”的东西。超表面经过精心设计,是纳米粒子有序排列的的超薄体,专门用于以有趣且不寻常的方式引导光。它们为用于光学应用的高级设备,如相机、显微镜和电子显示器,提供了无限的设计可能性。

通常来说,它们往往被认为是静止的物体,用来控制和影响光。但是在这一次的实验中,研究人员希望从另一个角度看待它,研究如何利用光动量变化产生的力来控制超表面。

研究人员将他们称之为“元车辆”的微型车辆放在水盘底部,然后使用松散聚焦的激光将平面光波引导到车辆表面。通过纯粹的机械过程(光产生的热量不起任何作用),车辆可以以各种模式移动。研究人员通过调整光的强度和偏振,成功地以高精度控制车辆的运动和速度。

研究人员还尝试将微型车辆作为运输工具。结果证明,微型车辆可以轻松地在水中运输物体,包括微小的聚苯乙烯珠和酵母颗粒。他们甚至可以成功运输灰尘颗粒,灰尘颗粒的大小是微型车辆的15倍。

查尔姆斯大学物理系教授MikaelKäll说:“虽然这一研究发现的实际运用还有一段路要走,但是它给我们提供了一个比较有趣的研究方向。”

该研究论文题为“Microscopic metavehicles powered and steered by embedded optical metasurfaces”,已发表在Nature Nanotechnology

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责任编辑: 4150ZYN

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