{教育快讯}新方法利用光可使大尺寸物体悬浮及移动

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加州理工学院的研究人员在18日的《自然光子学》在线版上发表了一篇论文，称他们设计了一种新方法，通过在物体表面创建特定的纳米结构，利用光来悬浮和推动物体移动。研究人员表示，这种理论方法将有许多实际应用，甚至用于开发新一代光能驱动的航天器。

光是操纵物质的有力工具。30多年前，光镊的出现使科学家能够利用激光束的辐射压力移动和操纵微小物体。被许多人认为是光镊之父的阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)也因在该领域的杰出贡献获得了2018年诺贝尔物理学奖。

光镊只能在很小的范围内操纵很小的物体，不能操纵大的物体。加州理工学院设计的新方法可以使用光束来操纵不同形状和大小的物体，小到微米，大到米，这不仅可以使物体在空漂浮，还可以推动它们沿着光束的方向移动。

这种方法的关键是在物体表面创建特定的纳米级结构。这种结构可以与光相互作用，通过控制光沿物体表面散射的各向异性，实现毫米、厘米甚至米级物体的自稳定光学操纵。当物体受到干扰时，它可以自我调整并产生恢复扭矩，使其保持在光路中。

研究论文指出，这种新方法不需要高度聚焦的激光束，也不会过度限制物体的形状、尺寸和材料成分。理论上，它有许多实际应用，可以用于非接触晶片的制造和组装以及轻型航天器的轨迹控制。

论文作者之一，加州理工学院应用物理与材料科学系的harry arter Walter说，这项技术甚至可以用于未来光能驱动的航天器的开发。理论上，这样的航天器不需要携带燃料，可以利用纳米级结构构建的激光推进光帆，其速度甚至可以通过激光加速接近光速。