光捕获和光操控研究进展.doc

 光捕获和光操控研究进展 李宝军 辛洪宝 张 垚 雷宏香 (中山大学光电材料与技术国家重点实验室 , 广东 广州 510275) 摘要 光捕获和光操控是一种通过光镊 、倏逝波 、光泳或光热等对微纳尺度颗粒 、生物大分子和细胞等微小物体进 行非接触 、无损伤捕获和操控的方法和技术 。详细归纳和总结了国际上在光捕获和光操控方面的研究进展和必威体育精装版 动态 ,分析了其今后的研究发展方向 。 关键词 光捕获 ;光操控 ;光镊 ;光泳 ;倏逝波 中图分类号 O439 文献标识码 A d oi : 10 . 3788/ AOS201131 . 0900126 P r o g r e s s of Op t i c a l T r a p p i n g a n d M a n i p u l a t i o n L i B a oj u n Xi n Hon gba o Zha n g Ya o L ei Hon gxia n g ( S t a t e Ke y L a bo r a t o r y of Op t oel ec t r o n i c M a t e r i a ls a n d Tec h n ol ogi es , S u n Ya t2se n U n i ve r s i t y , G u a n gz ho u , G u a n gdo n g 510275 , Chi n a ) Op tical t r app i n g a nd ma nip ula tion p r ovi des a p r ecis e , non2cont ac t , a nd noni nvasi ve me t hod f or A bs t r a c t ma nip ulat ion of mic r o/ na nos cale obje c ts . This t e c h ni que is r e alize d mai nl y by op tical t w e eze rs , e va nes ce nt wa ves , p hot op hor esis or p hot ot he r mal eff ec t , e t c . A r e vie w on t he p r ogr ess of op tical t r app i ng a nd ma nip ula tion is p r es e nt e d , a nd t he t r e nd of t he r es ea r c h is a nal yze d. Ke y w o r ds op tical t r app i ng ; op tical ma nip ula ti on ; op tical t w e eze rs ; p hot op hor esis ; e va nes ce nt wa ve O CI S c o des 350 . 4855 ; 350 . 5340 ; 310 . 6628 上 ,并在自然科学和工程技术的很多领域成为了一 种非常重要的工具[ 2～4 ] 。光捕获和光操控最开始是 通过激光光镊来实现的 。后来人们发现 ,介质界面 的倏逝波也能够对物体进行捕获和操控 。最近的一 些研究还表明 ,利用光泳和光热效应也能够实现大 量微颗粒或生物体的捕获和操控 。鉴于目前国际上 在光捕获和光操控上的多种实现方法 ,本文就其各 自的特性 、应用范围以及必威体育精装版进展进行详细的归纳 总结 。 引 言 1 光能够影响物体的运动 ,这是在经典电动力学 中就被证明了的事实 。光与物质相互作用的研究在 最近 40 多年取得了令人瞩目的成就 ,其中一个非常 重要的成果是利用光来改变微小物体的运动状态 , 也就是光捕获和光操控 。这些微小物体小至原子 、 纳米微粒 ,大至生物大分子和细胞甚至细菌等生物 个体 。由于光捕获和光操控具有精度高 、非接触和 无损伤等特点 ,使其在生物 、物理 、化学和医学等领 域得到了广泛的应用 。 自 1970 年 A sh ki n[ 1 ] 首次使用激光束对微米量 级的颗粒进行操控后 ,光捕获和光操控技术得到了 迅 速 的 发 展 。光 力 从 飞 牛 ( 10 - 15 N ) 到 皮 牛 (10 - 12 N) 的大小变化和其从几十纳米到几百微米 的作用范围使得光操控能够方便地应用到微观系统 基于光镊的捕获和操控 A sh ki n 率先使用波长为 514 . 5 n