本报讯（记者王敏）中国迷信技巧年夜学副教学龚雷课题组与新加坡国破年夜学教学仇成伟发展配合，研制出一种新型光学微操控东西——单光束“三维光学扳手”。这种光学扳手可能应用单个聚焦的激光光束对微粒，比方细胞，施加三维可控的光力矩，从而实现微不雅粒子静态可控的三维扭转操控，极年夜拓展了光镊技巧的操控功效。克日，相干研讨结果宣布于《天然-通信》。光镊，又被称为“单光束梯度力阱”，是2018年诺贝尔物理学奖得主、美国迷信家阿瑟·阿什金于1986年发现的一种激光东西。迷信家应用它可能抓取跟把持单个分子、病毒、细胞等微不雅天下的物体。光镊由此成为人类研讨微不雅天下的主要操控东西。光镊实质上是应用光的动量通报对微粒施加光力实现三维操控的。光既存在动量也能携带角动量，在与微粒彼此感化时，光的角动量通报可能发生光扭矩，进而驱动微粒扭转活动。比方，携带自旋角动量的凑集激光光束不只可能施加光力捕捉微粒，还能对物体施加扭转的扭矩，就像扳手在扳植物体一样，因此被抽象地称为“光学扳手”。这种光学扳手极年夜拓展了光镊的操控功效，使其不只能平移并且能扭转微粒。但现在光学扳手的扭转操控仍范围于一维牢固轴，无奈实现微粒的三维扭转操控。为处理该成绩，研讨团队深刻研讨聚焦光场三维自旋角动量的定量调控方式及其光扭矩效应，实践推导聚焦光场自旋角动量与入射光场部分偏振螺旋度的定量方程，并提出了经由过程单个调制光束实现时变三维光扭矩的技巧计划。这种调制的激光光束可能施加恣意偏向的扭转扭矩，进而操控微粒在差别时光沿着指定三维转轴做持续扭转活动，被称为“三维光学扳手”。该技巧实现了激光对微粒的全自在度操控，将光镊对微粒的三维平移操控拓展到三维平移与滚动同时操控。团队还应用该技巧实现了单个活体细胞的三维扭转操控。研讨职员先容，光镊新的操控功效无望在细胞三维层析、光学传感、微呆板人等范畴激起新的利用。相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55781-y[db:摘要]
