科学家们推动了在亚微观层面操纵光的界限
发布时间：2023-03-03 08:00:00 阅读数： 12
由南安普顿大学领导的一个研究小组表明，光可以在比其自身波长更小的距离内移动，这是一个前所未有的精确水平。
来自南安普顿的科学家与德国的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一个比其自身波长小50倍的地方，而且还可以在光被限制的地方以极小的量移动，这在同类研究中是第一次。
他们理论研究的详细结果发表在《Optica》杂志上。
在越来越小的体积上限制和控制光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。光的封闭程度决定了纳米粒子的可观察性，以及基于光的设备的强度和精度的限制。
一个例子是光学镊子。这在世界各地的实验室中被广泛使用，如DNA研究领域。它们由高度集中的激光束组成，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，透镜不能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。
研究报告的作者、南安普顿大学量子、光和物质小组的研究员Erika Cortese解释说："就其性质而言，光确实很难在比其波长更小的长度尺度上进行定位，这是一个被称为阿贝极限的关键门槛。然而，利用一个复杂的模型和数值模拟，我们已经成功地展示了一种在亚波长尺度上对光进行定位和动态操控的新方法。"
这项研究合作由南安普顿物理和天文学学院量子理论和技术组组长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以在多种纳米光子应用中产生高影响的后果。"
"展望未来，原则上，它可以导致对微型和纳米大小的物体的操纵，包括生物粒子--或者也许可以大大增强微观传感器的灵敏度分辨率。"
科学家们希望，随着进一步的研究，他们最终能够为更先进的操纵技术开辟道路，例如在生物学、化学和软物质研究中使用的纳米颗粒的分类和合理组装。
更多信息：Erika Cortese et al, Real-space nanophotonic field manipulation using non-perturbative light–matter coupling, Optica (2022). DOI: 10.1364/OPTICA.473085
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