近日，深圳大学电子与信息工程学院汪国平教授团队在《Nature Communications》发表了一篇题为“Morphology-independent general-purpose optical surface tractor beam”的学术论文。该论文的第一作者为汪能副教授，汪国平教授与南方科技大学吴紫辉副教授共同担任通讯作者。研究团队在论文中构建了一套基于表面波光学力的通用理论，并据此提出了一种形态无关的表面牵引光束技术，能够在原理上实现对任意粒子的光学牵引。
光学牵引束能够向后拉动粒子，已引起了显著且日益增长的关注。传统的光学牵引束仅限于具有小的正向波矢量的自由空间束，使其能够拉动特定粒子。本文中，我们通过解析和数值计算，提出了表面波所施加的光学力的完整理论，揭示了规范动量与光学力之间的关系。基于该理论，我们展示了一种通用的光学表面牵引束，它能够拉动任何被动粒子，无论其大小、成分或几何形状。该牵引束利用了具有单一明确负Bloch k矢量的负规范动量表面波。牵引束依赖于一种机制，即负入射力始终超过反冲力。因此，当牵引束在双负折射率超材料表面激发时，它能够拉动不同形态的粒子。
图1.基于表面牵引光束的实际结构设计和作用在不同微粒和团簇上的光力
该论文得到国家重点研发计划重点项目（2022YFA1404500）、国家自然科学基金（12074267、12174263、12074169）以及广东省人才引进计划项目（2021QN02C103）的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51100-7
撰稿：黄泽端 审核：周浩江
科研动态