美國(guó)科學(xué)家將光導(dǎo)入次波長(zhǎng)大小的槽狀波導(dǎo),克服了先前由于衍射極限(diffraction limit)所造成的限制,成功補(bǔ)捉并運(yùn)送直徑小至75 nm的粒子。這種光阱可望用來(lái)提升生物傳感器的準(zhǔn)確度,甚至能發(fā)展出新型的實(shí)驗(yàn)室芯片(lab-on-a-chip)檢測(cè)工具。
康乃爾大學(xué)的研究人員David Erickson表示,他們找到一個(gè)能將光聚焦在很小區(qū)域內(nèi)的方法,讓光子沿著這個(gè)特制的波導(dǎo)前進(jìn),效果就像納米光纖一樣。在波導(dǎo)中,當(dāng)DNA或納米微粒溶液飄浮到光子流附近時(shí),這些微粒子會(huì)被光子流吸住,同時(shí)被光子推著前進(jìn)。
波導(dǎo)是由兩個(gè)相距60 nm的平行硅棒所組成。研究人員將數(shù)個(gè)寬60到120 nm的波導(dǎo)彼此平行緊密排列,再利用耦合光纖將波長(zhǎng)為1550 nm的激光導(dǎo)入各個(gè)槽狀波導(dǎo)中,進(jìn)入每個(gè)波導(dǎo)的光功率小于300 mW。由于每個(gè)波導(dǎo)通道的大小遠(yuǎn)小于光波長(zhǎng),消散場(chǎng)(evanescent field)會(huì)越過(guò)波導(dǎo)邊緣延伸出去,消散場(chǎng)會(huì)對(duì)DNA之類的微小粒子施加向下的作用力,將粒子拉進(jìn)波導(dǎo)槽中,而光壓會(huì)驅(qū)使被鉗制的微小粒子沿著凹槽移動(dòng)。
康大的研究人員使用含DNA或納米微粒的水溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并使溶液以每秒80 μm的流速在波導(dǎo)的微通道中前進(jìn)。上述系統(tǒng)只能鉗制住不到四分之一的粒子,但改用更窄的波導(dǎo)通道、降低流速并提高雷射功率,成功率便可提升。
Erickson表示,他們還需要深入了解個(gè)中牽涉的物理,以便探索此技術(shù)的其它可能發(fā)展。他們的終極目標(biāo)是結(jié)合近20年來(lái)針對(duì)通訊及其它應(yīng)用發(fā)展的超快與高效率光學(xué)組件,用來(lái)操控各種不同納米系統(tǒng)中的物質(zhì)的。相關(guān)論文發(fā)表在《自然》(Nature)雜志上
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