光鑷技術是光的什麼粒子性

⑴ 光鑷的介紹

光鑷是採用以晶元為基礎的光子共振捕獲技術的光阱,能對納米至微米級的粒子進行操縱和捕獲，利用NanoTweezer顯微鏡納米光鑷轉換裝置可把現有顯微鏡升級改造為光鑷。註：NanoTweezer顯微鏡納米光鑷轉換裝置，是個顯微鏡附上裝置。該裝置使研究人員使用現有顯微鏡能夠捕獲、操縱納米級微粒。

⑵ 新諾貝爾物理學獎得主，他們的研究在我們生活中有什麼實際應用

2018年的諾貝爾物理學獎於中國時間10月2日揭曉，Arthur Ashkin 因為發明光鑷技術（Optical Tweezer），獨享一半獎金；Gérard Mourou 和 Donna Strickland 因為發明啁啾脈沖放大技術（Chirped Pulse Amplification），分享另一半獎金。

• 發明光鑷技術 96歲Arthur Ashkin教授獨享一半獎金

Arthur Ashkin發明了光鑷技術，也就是利用激光光束，像鑷子一樣去「夾」起微觀粒子（原子、分子等）和微小物體（比如細胞、病毒等）。

這背後的原理可以藉助動量這一概念來理解。

在中學物理中，我們知道一個運動物體所具有的動量等於該物體的質量乘以它的速度。當兩個物體發生彈性碰撞時，動量可以在二者之間轉移。比如在打檯球時，用白色主球撞擊其他球的過程，也就是將白色主球的部分或者全部動量轉移給其他球的過程。

光具有粒子性，自然也具有動量。當照射在鏡面上的光被鏡子反射時，光的動量發生改變，從而對鏡子產生一個壓力（推力），這種壓力也被稱為輻射壓力（Radiation pressure）。

光對被照射的物體施加輻射壓力這一概念，最早由德國數學家和天文學家開普勒在1619年提出。

⑶ 光有粒子性，到底能不能沿著光柱向上爬

有一個笑話描繪了一個情景：一個人在夜晚打開了手電筒，出現了一條光柱。一個人對另一個人說：“順著這根柱子爬上去”。另一個不爬，說：“我若是爬上去，你一關手電筒我就掉下來了。”

光鑷可以對物體進行操控，並且這種操控是非接觸式的，不容易對被操作物體造成機械損傷。在單細胞單分子研究領域中，光鑷已發揮了非常大的優勢，可以切開細胞壁操作裡面的細胞器。甚至可以利用細胞膜的透明性，不用打開細胞膜也可以直接操作細胞器。

至於操作人這么大的物體，或者把人放在光柱上從這個位置移到另一個位置，目前人類還沒有這種能力。不過這種設想並不違背已知的科學原理，或許以後會有這么大功率的光鑷。

⑷ 光鑷的定義

由於激光聚集可形成光阱，微小物體受光壓而被束縛在光阱處，移動光束使微小物體隨光阱移動，藉此可在顯微鏡下對微小物體(如病毒、細菌以及細胞內的細胞器及細胞組分等)進行的移位或手術操作。
光鑷 ，又被稱為單光束梯度力光阱，日常，我們用來挾持物體的鑷子，都是有形物體，我們感覺到鑷子的存在，然後通過鑷子施加一定的力鉗住物體。捕獲微小粒子的光鑷是一個特別的光場，這個光場與物體相互作用時，物體整個受到光的作用從而達到被鉗的效果，然後可以通過移動光束來實現遷移物體的目的。如果以形成光場的中心劃定一個幾微米方圓的區域，你將會觀察到一旦光子涉足這個禁區就會自動迅速墜落光的中心，表現出這個光場具有地心引力的效應。如將被光鑷捕獲的粒子比做墜入碗底的玻璃珠，那麼，光鑷又酷似一個陷阱。這個特別的光場造就了一個勢能較低的區域（碗底），即從這區域內到區域外存在一個勢壘（碗壁）。當物體的動能不足以克服勢壘時，粒子將始終停留在阱內。雖然光與物體相互作用的過程我們是看不見的摸不著，其結果展現給我們的是，通過光鑷作用的物體是在按特定路線運行。光鑷搬運粒子的情形就酷是一個無形的機械手，這個看不見的機械手將按照您的意志形自如地控制目標粒子。

⑸ 九旬美國物理學家阿瑟·阿什金獲得諾貝爾物理學獎，如何理解他的研究成果「光鑷」技術

光鑷誕生的發想——光之力伴隨著上世紀60年代以來激光束流相關的產生、控制技術的進展，利用光來操作微小物體的「光鑷」隨之登上了歷史舞台。阿瑟·阿什金教授曾在貝爾實驗室和朗訊科技公司任職，他很早就開始進行光操控微粒的研究工作，並最終於1986年公開了他的第一代光鑷。

照明光路負責採集成像所需的信號，而控制光路用來控制和限制微小物體的運動。控制光路的核心是匯聚性能特別好的激光束發射系統。激光的特性之一就是可以被匯聚到一個十分微小的光斑上，這是普通光源所無法實現的。對於所要操控的微小物體來說，這種激光束匯聚形成的強聚焦光斑會形成一個類似「陷阱」的機構（稱為三維光學勢阱），微粒將會被束縛在其中。一旦微粒偏離這個「陷阱」中的能量最低點（即位置的穩定點），就會受到指向穩定點的恢復力作用，好像掉進了一個無法擺脫的「陷阱」一般。如果移動聚焦光斑，微粒也會隨之移動，因此便能實現對微粒的捕獲和操控。

⑹ 光為什麼在介質里匯聚

為了闡明梯度力的概念，以透明介質小球為例說明。一個透明介質小球處於一個高斯分布的非均勻會聚光場中，小球的折射率大於周圍介質的折射率。當會聚激光束照射到微粒上時，激光發生折射和反射，也包括一部分吸收。被微粒反射和吸收的光作用就是光輻射壓力，或者稱散射力，其方向與光傳播方向一致，它趨向於使小球沿光束傳播方向運動。與此同時，光束經過微粒會發生多次折射，有些會聚光線折射後傳播方向更趨向於光軸(即光束傳播方向)，從而增大了軸向動量，因而給與微粒與光傳播方向相反的作用力，表現為拉力，這就是軸向梯度力的本質，由於此拉力的作用，導致粒子在軸向可以穩定在激光焦點附近。而微粒在橫向的偏離，由於光場的非均勻性，也會受到指向激光焦點的回復力，即橫向梯度力。在梯度力和散射力的共同作用下，微粒被穩定束縛在激光焦點附近。這就是單光束梯度力光阱。