Как вывести наночастицы на орбиту ниже предела дифракции света — физики
Вывести наночастицы на орбиту ниже предела дифракции света с помощью гауссова пучка удалось физикам, 17 июня сообщает Nature Communications.
Хорошо известно, что свет обладает не только энергией, но и импульсом. Когда свет излучает объект, импульс передается объекту, создавая таким образом световое давление на объект. На микроскопическом уровне микрочастицами и наночастицами можно манипулировать с помощью силы света. Атомы могут быть охлаждены давлением света для достижения атомных часов, конденсации Бозе-Эйнштейна и так далее.
В дополнение к линейному импульсу света, который может быть передан, угловой момент света также может быть передан объекту, вызывая таким образом вращение объекта. Поскольку преобразование импульса обычно происходит от линейного взаимодействия света с объектами, скорость вращения орбиты и радиус орбиты до сих пор были ограничены не более чем 100 Гц в воде и не менее чем одним микрометром соответственно.
Однако недавно группа под руководством проф. Цзян Юцян из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук в сотрудничестве с проф. Цю Чэнвэй из Национального университета Сингапура, проф. Ян Юаньцзе из Университета электронной науки и техники Китая и проф. Сяо Ляньтуань из Университета Шаньси преодолел эти ограничения.
Основываясь на нелинейно-оптическом эффекте, исследователи достигли сверхбыстрой скорости орбитального вращения наночастиц в субдиффракционном масштабе. Исследователи захватили наночастицы золота с помощью циркулярно поляризованного NIR-фемтосекундного лазерного луча с гауссовой модой. В режиме линейного взаимодействия захваченные частицы вращаются только в центре пучка.
Однако в нелинейном режиме кольцевая потенциальная яма может быть сформирована эффектом «расщепления ловушки», и тангенциальная оптическая сила, усиленная нелинейной поляризацией между фемтосекундным лазером и наночастицами золота, заставляет частицы вращаться со сверхбыстрой скоростью в кольцевой ловушке. Исследование раскрывает новый механизм преобразования спинового углового момента в орбитальный угловой моменти предлагает новый метод манипулирования светом.
