新方法利用光可使大尺寸物体悬浮及移动

本文摘要：美国加州理工学院研究人员18日在《大自然·光子学》期刊线上版上公开发表论文称之为，他们通过在物体表面创立特定的纳米结构，设计出有一种用于光才可使物体漂浮并引其移动的新方法。研究人员称之为，这一理论方法将有很多实际用途，甚至可用作新一代光能驱动航天器的研发。光是操控物质的有力工具。30多年前，光学镊子的经常出现使科学家需要用激光束的电磁辐射压力移动和操控微小物体，被许多人指出是光学镊子之父的亚瑟·阿什金也因在该领域的杰出贡献而取得了2018年诺贝尔物理学奖。

美国加州理工学院研究人员18日在《大自然·光子学》期刊线上版上公开发表论文称之为，他们通过在物体表面创立特定的纳米结构，设计出有一种用于光才可使物体漂浮并引其移动的新方法。研究人员称之为，这一理论方法将有很多实际用途，甚至可用作新一代光能驱动航天器的研发。光是操控物质的有力工具。30多年前，光学镊子的经常出现使科学家需要用激光束的电磁辐射压力移动和操控微小物体，被许多人指出是光学镊子之父的亚瑟·阿什金也因在该领域的杰出贡献而取得了2018年诺贝尔物理学奖。

光学镊子不能在小范围内操控十分小的物体，对于大尺寸物体则无能为力。而加州理工学院设计的这新方法，则可以用光束操控小至微米级、大至米级的多种不同形状和尺寸的物体，不仅可以使物体漂浮空中，还可推其循光束前进方向移动。

该方法的关键是在物体表面创立特定的纳米级结构。这种结构不会与光相互作用，通过掌控沿物体表面光衍射的各向异性，构建对毫米级、厘米级甚至米级尺度物体的自平稳光学操控。

物体在受到扰动时可以自行调整，产生完全恢复扭矩以使其维持在光束行进路线中。研究论文认为，这新方法并不拒绝高度探讨的激光束，也会过分容许物体形状、尺寸和材料构成，从理论上谈具备多种实际用途，既可用作非接触式晶圆的生产和装配，也可用作轻型航天器的轨迹掌控。论文作者之一、加州理工学院应用于物理与材料科学系由的哈里·阿特沃特称之为，这种技术甚至可用作未来光能驱动航天器的研发。

从理论上谈，这样的航天器不必须装载燃料，可利用纳米级结构建构的激光前进光帆，通过激光加快，其速度甚至可相似光速。

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