光镊技术是光的什么粒子性

⑴ 光镊的介绍

光镊是采用以芯片为基础的光子共振捕获技术的光阱,能对纳米至微米级的粒子进行操纵和捕获，利用NanoTweezer显微镜纳米光镊转换装置可把现有显微镜升级改造为光镊。注：NanoTweezer显微镜纳米光镊转换装置，是个显微镜附上装置。该装置使研究人员使用现有显微镜能够捕获、操纵纳米级微粒。

⑵ 新诺贝尔物理学奖得主，他们的研究在我们生活中有什么实际应用

2018年的诺贝尔物理学奖于中国时间10月2日揭晓，Arthur Ashkin 因为发明光镊技术（Optical Tweezer），独享一半奖金；Gérard Mourou 和 Donna Strickland 因为发明啁啾脉冲放大技术（Chirped Pulse Amplification），分享另一半奖金。

• 发明光镊技术 96岁Arthur Ashkin教授独享一半奖金

Arthur Ashkin发明了光镊技术，也就是利用激光光束，像镊子一样去“夹”起微观粒子（原子、分子等）和微小物体（比如细胞、病毒等）。

这背后的原理可以借助动量这一概念来理解。

在中学物理中，我们知道一个运动物体所具有的动量等于该物体的质量乘以它的速度。当两个物体发生弹性碰撞时，动量可以在二者之间转移。比如在打台球时，用白色主球撞击其他球的过程，也就是将白色主球的部分或者全部动量转移给其他球的过程。

光具有粒子性，自然也具有动量。当照射在镜面上的光被镜子反射时，光的动量发生改变，从而对镜子产生一个压力（推力），这种压力也被称为辐射压力（Radiation pressure）。

光对被照射的物体施加辐射压力这一概念，最早由德国数学家和天文学家开普勒在1619年提出。

⑶ 光有粒子性，到底能不能沿着光柱向上爬

有一个笑话描绘了一个情景：一个人在夜晚打开了手电筒，出现了一条光柱。一个人对另一个人说：“顺着这根柱子爬上去”。另一个不爬，说：“我若是爬上去，你一关手电筒我就掉下来了。”

光镊可以对物体进行操控，并且这种操控是非接触式的，不容易对被操作物体造成机械损伤。在单细胞单分子研究领域中，光镊已发挥了非常大的优势，可以切开细胞壁操作里面的细胞器。甚至可以利用细胞膜的透明性，不用打开细胞膜也可以直接操作细胞器。

至于操作人这么大的物体，或者把人放在光柱上从这个位置移到另一个位置，目前人类还没有这种能力。不过这种设想并不违背已知的科学原理，或许以后会有这么大功率的光镊。

⑷ 光镊的定义

由于激光聚集可形成光阱，微小物体受光压而被束缚在光阱处，移动光束使微小物体随光阱移动，借此可在显微镜下对微小物体(如病毒、细菌以及细胞内的细胞器及细胞组分等)进行的移位或手术操作。
光镊 ，又被称为单光束梯度力光阱，日常，我们用来挟持物体的镊子，都是有形物体，我们感觉到镊子的存在，然后通过镊子施加一定的力钳住物体。捕获微小粒子的光镊是一个特别的光场，这个光场与物体相互作用时，物体整个受到光的作用从而达到被钳的效果，然后可以通过移动光束来实现迁移物体的目的。如果以形成光场的中心划定一个几微米方圆的区域，你将会观察到一旦光子涉足这个禁区就会自动迅速坠落光的中心，表现出这个光场具有地心引力的效应。如将被光镊捕获的粒子比做坠入碗底的玻璃珠，那么，光镊又酷似一个陷阱。这个特别的光场造就了一个势能较低的区域（碗底），即从这区域内到区域外存在一个势垒（碗壁）。当物体的动能不足以克服势垒时，粒子将始终停留在阱内。虽然光与物体相互作用的过程我们是看不见的摸不着，其结果展现给我们的是，通过光镊作用的物体是在按特定路线运行。光镊搬运粒子的情形就酷是一个无形的机械手，这个看不见的机械手将按照您的意志形自如地控制目标粒子。

⑸ 九旬美国物理学家阿瑟·阿什金获得诺贝尔物理学奖，如何理解他的研究成果“光镊”技术

光镊诞生的发想——光之力伴随着上世纪60年代以来激光束流相关的产生、控制技术的进展，利用光来操作微小物体的“光镊”随之登上了历史舞台。阿瑟·阿什金教授曾在贝尔实验室和朗讯科技公司任职，他很早就开始进行光操控微粒的研究工作，并最终于1986年公开了他的第一代光镊。

照明光路负责采集成像所需的信号，而控制光路用来控制和限制微小物体的运动。控制光路的核心是汇聚性能特别好的激光束发射系统。激光的特性之一就是可以被汇聚到一个十分微小的光斑上，这是普通光源所无法实现的。对于所要操控的微小物体来说，这种激光束汇聚形成的强聚焦光斑会形成一个类似“陷阱”的机构（称为三维光学势阱），微粒将会被束缚在其中。一旦微粒偏离这个“陷阱”中的能量最低点（即位置的稳定点），就会受到指向稳定点的恢复力作用，好像掉进了一个无法摆脱的“陷阱”一般。如果移动聚焦光斑，微粒也会随之移动，因此便能实现对微粒的捕获和操控。

⑹ 光为什么在介质里汇聚

为了阐明梯度力的概念，以透明介质小球为例说明。一个透明介质小球处于一个高斯分布的非均匀会聚光场中，小球的折射率大于周围介质的折射率。当会聚激光束照射到微粒上时，激光发生折射和反射，也包括一部分吸收。被微粒反射和吸收的光作用就是光辐射压力，或者称散射力，其方向与光传播方向一致，它趋向于使小球沿光束传播方向运动。与此同时，光束经过微粒会发生多次折射，有些会聚光线折射后传播方向更趋向于光轴(即光束传播方向)，从而增大了轴向动量，因而给与微粒与光传播方向相反的作用力，表现为拉力，这就是轴向梯度力的本质，由于此拉力的作用，导致粒子在轴向可以稳定在激光焦点附近。而微粒在横向的偏离，由于光场的非均匀性，也会受到指向激光焦点的回复力，即横向梯度力。在梯度力和散射力的共同作用下，微粒被稳定束缚在激光焦点附近。这就是单光束梯度力光阱。