微環共振器囚禁粒子達數分鐘

據美國物理學家組織網報道，哈佛大學的工程師借助硅基微型環形共振器，將粒子持續囚禁其上達到數分鐘，這將為未來引導、傳送和存儲納米粒子及全光學芯片上的生物分子奠定基礎。相關研究報告發表在最近出版的《納米快報》雜志上。
　　微型環形共振器的半徑僅為5微米至10微米，由電子束和反應離子蝕刻而成。在實驗中，兩個粒子被穩固地囚禁于微型環之上，這一過程與流體運動原理頗為相似，但規模更小，且物理機制也不甚相同。
　　負責該研究的哈佛大學工程學及應用科學學院的電子工程學副教授肯尼斯·克羅齊耶解釋說：“我們所證明的是‘共振腔’的囚禁能力，粒子將在引導下沿小型波導管運行至微型環形共振器上；一旦被置于微型環之上，光學作用力將阻止粒子逃脫，并使粒子持續均勻地環繞共振器進行運動。”
　　當激光聚焦于波導管之中，光作用力可引發粒子沿波導管進行運動。而當粒子接近與波導管耦合的微型環時，其將在光作用力的牽引下由波導管轉移至微型環上，并環繞微型環進行運動，速度可達每秒鐘數百微米。
　　雖然使用二維的環形共振器捕獲粒子并非首次，但克羅齊耶及其同事針對這一技術提供了全新且全面的分析。值得一提的是，他們展示了硅基微型環對于光作用力的增強作用，其可比采用筆直的波導管增強5倍至8倍。
　　克羅齊耶表示，令人興奮的是，高速攝影機所記錄的粒子追蹤測量值揭示了巨大的橫向作用力可穩固地捕獲粒子，并使其在軌道中的標準偏差降至50納米，這代表了在長距離范圍內成功囚禁粒子的顯著突破。這一研究的最終目標是發展和展示芯片上的完全光學操作，為引導、儲存和傳送生物粒子和人造粒子提供可行的途徑。