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矢量全息光学陷阱
摘要： 大约四十年前光学镊子的发明催生了跨学科应用，并已融入商业产品。全息光学镊子（HOTs）的问世是一项重大突破，它能同步操控多个粒子——这项传统上需通过标量光束阵列实现的功能。本研究展示了一种采用数字控制高阶庞加莱球（HOPS）光束阵列的矢量HOT技术。我们通过简易的空间光调制器装置证明：阵列中每个光束均可独立操控并设定为任意HOPS状态，包括复现传统标量光束HOT功能。我们演示了包含标量轨道角动量光束与柱矢量光束（如径向/角向偏振光束）的定制化HOPS光束阵列，在同一陷阱中同时实现捕获与操控。该方法具有普适性，可轻松扩展至任意矢量光束，支持高速刷新率，将为结构光与光学操控领域研究者带来重要价值。
关键词： 矢量光束、光学操控、高阶庞加莱球、全息光学镊子、光学镊子
更新于2025-09-09 09:28:46
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光驱动阿基米德螺旋微泵的旋转效率
摘要： 在本研究中，我们表征了光驱动阿基米德螺旋的旋转效率。采用双光子聚合技术制备了微米级阿基米德螺旋。被光镊捕获的自由漂浮螺旋沿激光照射方向排列并自发旋转。我们先前的研究已探讨了螺距和叶片数量的影响。本文进一步研究了叶片厚度及螺旋中心杆的作用。实验结果表明：叶片厚度有助于提升旋转稳定性但对转速无影响；中心杆能稳定旋转螺旋但不利于提高转速。最后通过实验证明了光镊数值孔径（NA）的影响——其与旋转速度成反比。
关键词： 双光子聚合、微型泵、光学扭矩、阿基米德螺旋、光学镊子
更新于2025-09-04 15:30:14
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光学捕获之父获诺贝尔物理学奖部分奖项
摘要： 光学镊子作为操纵分子及其他微小粒子的宝贵实验室工具沿用至今。1619年，约翰内斯·开普勒提出太阳辐射压与太阳风可能共同解释彗尾始终背向太阳的现象。其著作《论彗星》三卷本最早记载了光具有动量的猜想。两百年后，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦通过能量平衡计算，正式确立了电磁辐射确实能对表面施加力的理论。1960年代激光问世后，阿瑟·阿什金率先探索利用聚焦光子束的辐射压来操控粒子的可能性。此前物理学家仅在天文领域认为微小力的累积效应可能显著——那里微弱作用力经长期积累会产生宏观影响。当时任职于新泽西州霍姆德尔AT&T贝尔实验室的阿什金思考："能否利用高能聚焦激光束，在实验室观测到光压作用于粒子产生的可测运动？"该问题促使他开发出用激光固定和操控介电粒子的技木。软物质、生物物理、原子物理及光子学等领域的研究群体纷纷采用阿什金的"光学镊子"技术来驱动或捕获微粒，并开展单分子水平的生物学研究。2018年诺贝尔物理学奖一半奖项授予阿什金，以表彰"光学镊子及其在生物系统中的应用"。
关键词： 诺贝尔物理学奖、辐射压、激光、光学镊子、阿瑟·阿什金
更新于2025-09-04 15:30:14
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利用光学镊子研究蛋白质凝聚体的盐依赖性流变学与表面张力
摘要： 越来越多的具有内在无序结构域的蛋白质被证实能在缓冲液中发生相分离，形成类液态相。这些蛋白质凝聚体可作为研究细胞内更复杂无膜细胞器的简易模型。要理解此类蛋白质在细胞中的功能，其所形成凝聚体的材料特性至关重要。然而，这些材料特性尚未被充分认知。本研究基于光学镊子技术，开发了一种新方法来探究P颗粒蛋白PGL-3凝聚体随盐浓度变化的频率依赖性流变学特性与表面张力。我们发现PGL-3液滴主要呈现粘性特征，但也表现出弹性特性。随着盐浓度降低，其弹性模量、粘度和表面张力均会增大。研究表明盐浓度对蛋白质凝聚体的流变学特性和动力学行为具有重要影响，提示静电相互作用在其材料特性中扮演关键角色。
关键词： 表面张力、流变学、蛋白质凝聚体、盐浓度、光学镊子
更新于2025-09-04 15:30:14