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南安普顿大学:科学家突破了在亚微观水平上操纵光的界限

发布时间:2023-03-06浏览次数:4341

南安普顿大学领导的一组研究人员表明,光可以在小于其自身波长的距离内移动——这是前所未有的精度水平。

来自南安普顿的科学家与德国多特蒙德大学和雷根斯堡大学一起证明,一束光不仅可以被限制在比其自身波长小 50 倍的点上,而且——这在同类中尚属– 光点可以在光线受限的地方进行微小的移动。

他们理论研究的详细结果发表在《光学》杂志上。

将光限制和控制在越来越小的体积上是现代光子学的决定性挑战之一。光的产生、检测和操纵背后的科学。光被限制的严密程度决定了纳米粒子的可观察性极限,以及基于光的设备的强度和精度。

一个例子是光镊。这些在世界各地的实验室中广泛用于 DNA 研究等领域。它们由高度聚焦的激光束组成,能够以惊人的精度捕获、操纵和移动粒子。标准光学镊子的局限性之一是透镜无法将光束聚焦在比激光束自身波长小得多的长度上,从而限制了可实现的精度。

研究作者和南安普顿大学量子、光与物质组研究员 Erika Cortese解释说:“就其性质而言,光确实很难定位在比其波长更小的长度范围内,这是一个称为阿贝极限的临界阈值。然而,使用复杂的模型和数值模拟,我们成功地展示了一种在亚波长范围内定位和动态操纵光的新方法。”

该研究合作由南安普顿物理与天文学院量子理论与技术小组组长 Simone De Liberato 教授领导。他说:“我们相信,我们主动控制受限电磁场的新方法可能会对多种纳米光子应用产生重大影响。

“展望未来,原则上,它可能导致对包括生物颗粒在内的微米级和纳米级物体的操纵——或者可能会显着提高微观传感器的灵敏度分辨率。”

科学家们希望,通过进一步的研究,他们终能够为更先进的操作技术开辟道路,例如用于生物学、化学和软物质研究的纳米粒子的分类和合理组装。


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