研究者は、巨視的なオブジェクトを引っ張る光学トラクタービームを作成します

研究者は、巨視的なオブジェクトを引っ張る光学トラクタービームを作成します

タイムスタンプ：11年2023月3日53:XNUMX
ソースノード： 1894505
11年2023月XNUMX日（Nanowerkニュース) 研究者は、レーザー光を使って巨視的な物体を引っ張る方法を開発しました。 顕微鏡の光学トラクター ビームは以前にも実証されていますが、これは、より大きな物体にレーザー プルが使用された最初の例の XNUMX つです。 キャプション: 研究者は、レーザー光を使用して巨視的な物体を引き寄せることができることを示しました。 これを行うために、彼らはグラフェン-SiOを開発しました2 レーザーとは反対側が熱くなる複合構造。 これにより、背面のガス分子がより多くのエネルギーを受け取り、オブジェクトを光源に向かって押します。 光にはエネルギーと運動量の両方が含まれており、浮揚や回転などのさまざまな種類の光学操作に使用できます。 たとえば、光ピンセットは、レーザー光を使用して原子や細胞などの小さな物体を保持および操作する、一般的に使用される科学機器です。 過去 XNUMX 年間、科学者は新しいタイプの光学操作に取り組んできました。レーザー光を使用して、物体を引っ張ることができる光学トラクター ビームを作成します。 「以前の研究では、光を引っ張る力は小さすぎて巨視的な物体を引っ張ることができませんでした」と、中国の青島科学技術大学の研究チームメンバーであるレイ・ワンは述べています。 「私たちの新しいアプローチでは、光を引っ張る力の振幅がはるかに大きくなります。 実際、それは、光子の運動量を使用して小さな推進力を及ぼすソーラーセイルを駆動するために使用される光圧よりも XNUMX 桁以上大きいのです。」 オプティカ・パブリッシング・グループのジャーナルで Optics Express (「希薄ガス中のクヌーセン力に基づく巨視的レーザー引上げ」）、Wangらは、巨視的なグラフェン-SiO2 彼らが設計した複合物体は、希ガス環境でのレーザー引き抜きに使用できます。 このタイプの環境では、気圧は大気圧よりもはるかに低くなります。 「私たちの技術は、さまざまな科学実験に役立つ可能性がある、非接触で長距離の引っ張りアプローチを提供します」と Wang 氏は述べています。 「この技術を実証するために使用した希薄ガス環境は、火星に見られるものと似ています。 したがって、いつか火星で車両や航空機を操作できるようになる可能性があります。」 レーザー光を使用して、巨視的な物体を引き寄せることができます 研究者は、レーザー光を使用して巨視的な物体を引き寄せることができることを示しました。 これを行うために、彼らはグラフェン-SiOを開発しました2 レーザーとは反対側が熱くなる複合構造。 これにより、背面のガス分子がより多くのエネルギーを受け取り、オブジェクトを光源に向かって押します。

十分な力を生み出す

新しい研究では、研究者は特別なグラフェン-SiOを設計しました2 レーザー引き専用の複合構造。 レーザーが照射されると、構造は逆の温度差を生み出します。つまり、レーザーから離れた側が熱くなります。 グラフェン-SiOでできた物体が2 複合構造にレーザービームが照射されると、ガス分子の裏側がより多くのエネルギーを受け取り、対象物を光源に向かって押します。 これを希ガス環境の低気圧と組み合わせることで、研究者は巨視的な物体を動かすのに十分な強力なレーザー牽引力を得ることができました。 グラフェン-SiO から作られたねじり (または回転) 振り子デバイスを使用する2 複合構造で、研究者は肉眼で見える方法でレーザー引き寄せ現象を実証しました。 次に、従来の重力振り子を使用して、レーザーを引っ張る力を定量的に測定しました。 両方のデバイスの長さは約 XNUMX cm でした。

反復可能で調整可能なプル

「引っ張る力は、軽い圧力よりも XNUMX 桁以上大きいことがわかりました」と Wang 氏は述べています。 「さらに、レーザー引き抜きは再現可能であり、力はレーザー出力を変更することで調整できます。」 研究者は、この作業は概念の証明にすぎず、実用化するには技術の多くの側面を改善する必要があると警告しています. たとえば、物体の形状、レーザー エネルギー、周囲の媒体など、特定のパラメーターに対してレーザーを引っ張る力を正確に予測するには、体系的な理論モデルが必要です。 彼らはまた、より広い範囲の空気圧で機能するように、レーザー プル戦略を改善したいと考えています。 「私たちの研究は、光、物体、媒質の間の相互作用が注意深く制御されていれば、巨視的な物体の柔軟な光操作が実現可能であることを示しています」と Wang 氏は述べています。 「それはまた、レーザーと物質の相互作用の複雑さを示しており、多くの現象がマクロとミクロの両方のスケールで理解されていないことを示しています。」

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