不再是科幻小说!澳洲研究员已研制出表面牵引光束

澳大利亚科学研究中心（ARC）变革性元光学系统卓越中心（TMOS）的研究人员在利用元表面制造牵引光束方面取得了初步重大进展。这些光束能够将粒子引向它们，其灵感来自科幻小说中虚构的牵引光束，这种光束可以改变非侵入性医疗程序。



墨尔本大学的研究团队在《ACS Photonics》上发表的研究报告中介绍了他们利用硅元表面产生的螺线管光束。以前的螺线管光束是通过笨重的特殊光调制器（SLM）产生的，但这些系统的尺寸和重量使光束无法用于手持设备。元表面是一层纳米图案硅，厚度仅为1/2000毫米。研究小组希望有一天能用它以非侵入性的方式进行活组织切片检查，而不像目前的镊子等方法会对周围组织造成创伤。光束往往会产生推力，使粒子远离光源。事实证明，电磁光束会将粒子引向光源，参考下钻头的工作原理，它将木屑拉向钻头。电磁光束的工作原理与此类似。

与以前产生的电磁横梁相比，这种特殊的电磁横梁有几个优点：输入横梁的所需条件比以前的横梁更灵活，它不需要 SLM，而且尺寸、重量和功率要求都比以前的系统低得多。

元表面是通过映射所需光束的相位全息图来创建的。这被用来创建图案。然后使用电子束光刻技术和反应离子蚀刻技术用硅制作元表面。当输入光束（在本例中为高斯光束）滤过元表面时，大部分光束（约 76%）会转换为电磁波光束，并从未曾转换的光束中弯曲出来，从而使研究人员能够无障碍地使用光束。他们能够在 21 厘米的距离上确定光束的特性。

首席研究员玛丽亚姆-塞塔雷（Maryam Setareh）说："这种装置体积小巧、效率高，未来可能会有创新应用。利用元表面牵引颗粒的能力可能会对活检领域产生影响，通过微创方法减少疼痛。"

Setareh说："我们很高兴能研究我们的设备在粒子操纵方面的性能，这将为我们提供宝贵的见解。"

首席研究员肯-克罗泽（Ken Crozier）说："这项研究的下一阶段将是通过实验证明光束拉动粒子的能力，我们将很高兴在获得这些结果后与大家分享。这项工作为利用光对微小物体施力开辟了新的可能性。"