光束吸引物体。免费技术图书馆新闻

光束吸引物体

24.01.2013

由位于布尔诺的捷克科学院科学仪器研究所的 Pavel Zemanek 领导的一组物理学家开发了这种装置的实验原型，该装置能够吸引和移动足够大的微粒。正如研究人员所指出的，今天有几种理论方法可以产生吸引光束。其中一些是基于物质光学操纵领域已经存在的发展，例如“光钳”或光阱。其他人使用激光束，以特殊方式“旋转”，或几束光的组合。

Zemanek 及其同事采用了后一种方法。据他们说，它可以让您捕获相当大的粒子，其尺寸可以达到 300-400 nm。这有利于将其与其他类型的“吸引光束”区分开来，这些光束只能移动几纳米大小的单个原子或纳米粒子。

Zemanek 和他的同事的发明包括两个激光器、一个特殊的镜子和一个控制发射器偏振和其他特性的计算机。在这种情况下，镜子不是必需的组件，但它可以帮助牵引光束提升捕获的物体，从而增加它们的最大可能质量。在设备运行期间，具有特殊选择的频率和偏振的激光束捕获正在研究的粒子。此时，它们的偏振和激光束的一些其他特性保持不变，因此粒子的位置是固定的。为了使粒子沿任意方向移动，科学家们改变了光束的偏振和其中一个激光器的位置。

Zemanek 的小组通过尝试“抓住”并移动几个漂浮在水中的聚苯乙烯球中的一个来测试他们的发明，这些聚苯乙烯球的直径从 100 到 410 nm 不等。根据物理学家的说法，他们的发明效果很好——平均而言，科学家们能够将球从其原始位置移动 25-30 微米。该结果是此类设备的记录。据科学家称，通过增加激光束的功率可以很容易地增加运输范围。该文章的作者通过按大小对球进行分类来继续实验。

Zemanek 和他的同事们认为，目前形式的这种装置已经可以用作显微镜的组件之一，使科学家能够捕捉到物质或活细胞的单个粒子并将它们移动到正确的方向。此外，这项技术的进一步发展可能成为“宇宙”牵引光束的基础，宇航员将利用这些光束捕捉有故障的卫星或小行星碎片。

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他们开发了一种“双曲线超材料波导”，它本质上是一种由金属和半导体的替代超薄膜制成的最先进的微芯片。彩虹陷阱的本质是什么？为了捕捉它，您需要将光发送到波导中，波导变窄到停止并最终吸收无法通过小于波长的孔的光。

“多年来，人们一直在积极研究电磁吸收器，特别是在军用雷达系统中的应用，”甘说，“研究人员现在正在开发基于光学厚半导体和碳纳米管的紧凑型光吸收器。但是，仍然难以实现理想“具有可调吸收带的超薄膜吸收器。但是，我们已经能够开发出这种薄膜。”

研究人员最初尝试减慢光的速度时，依靠的是低温气体。但由于它们非常冷——大约低于零华氏度 240 度——很难在实验室外与它们一起工作。由双曲线超材料制成的波导解决了这个问题，因为它们可以有效地收集大表面上的入射光。它们被称为具有亚波长特征的人造介质，其双曲面表面可以捕获各种波长的光——可见光、近红外、中红外、太赫兹和微波。它们的范围非常广泛。

例如，在电子设备中存在一种称为串扰的现象，其中在一个电路或通道中传输的信号会在另一个电路中产生不良影响。所描述的吸收器芯片可以潜在地防止这种情况。内置吸收器可用于太阳能电池板和其他能源设备。它们对于日落后的热量回收特别有用。

对于军方而言，将这些芯片用于隐形技术尤为重要，这些芯片可用于使飞机、船舶和其他设备对雷达和声纳不可见的材料。由于芯片允许您吸收各种波长的辐射，因此它们可以用作涂层材料以增加隐身性。

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