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研究人员使用激光全息图来捕获和控制单个细胞大小的微小物体

观点很重要。狭窄的光束几乎不会温暖您的皮肤,但是它将对直径仅为微米或纳米的物体产生不可抗拒的抓握力。南非研究人员展示了激光束如何引导单个人体细胞大小的微小物体。

他们的技术被称为“全息光阱和镊子”。除生物细胞外,它还可以控制和操纵极小的物体,例如小体积化学物质和计划中的片上系统设备中使用的颗粒。

在金山大学(Wits值)的研究团队完善这个现有的方法,以便它可以充分利用所有的力量在光束中,包括光称为以前无法进入状态“向量光。”他们将其创新称为“矢量全息陷阱”。

Wits首席研究员安德鲁·福布斯(Andrew Forbes)表示,较早的全息陷阱仅限于使用标量状态的光。他们的新设备保留了此功能,同时还能够使用其矢量状态下的光。

在他们最近的实验中,福布斯团队证明了能够同时捕获多个粒子的能力。他们仅用矢量光就完成了诱捕和镊子的作用。(相关:用重金属铅制成的太阳能电池板可能很快将能够使用“绿色”元素BISMUTH代替。)

新的光阱和镊子系统将矢量光用于全息投影

光学诱集和镊子系统将光聚集到一个非常狭窄的空间中,该空间容纳只有微米或纳米厚的生物细胞或其他颗粒。光能够轻松捕获和控制此类小颗粒。当灯光移动时,它将拖动其捕获的粒子一起行驶。

较早的机械陷阱使用物理镜和移动平台来控制光。下一代陷阱被转换为计算机生成的全息图,用于处理粒子。但是,全息图只能使用称为“标量光束”的特殊类别的激光束投影。

Wits研究人员展示了他们可以形成和操纵任何光图案的方法。其中包括矢量光束,这是一种更高级的激光器。

“特别是,该设备既可以使用传统的激光束(标量束),也可以使用更复杂的矢量束,”福布斯解释说。“矢量光束是非常热门的话题,并且已经找到了许多应用,但是到目前为止,矢量全息陷阱是不可能的。”

他们的矢量全息陷阱能够控制标量和矢量光束。它比典型的全息陷阱要通用得多。

从机械到全息再到无限

光学系统发出的聚光光束可以对微小的粒子施加作用力。当此高度聚焦的光束捕获粒子时,称为“光学捕获”,而当其移动粒子时,该动作称为“光学镊子”。

在第一代光阱和镊子系统中,镜子和镜台占据了相当大的空间和重量。它们的庞大体积也使得难以对颗粒进行精确处理。

这些机械系统被可以投射全息图的空间光调制器所取代。用户可以对调制器将在陷波器内移动的特定光模式进行编程。这些自定义全息图可以同时捕获和移动多个粒子。

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