近日，深圳大學電子與信息工程學院汪國平教授團隊在Nature Communications發(fā)表了一篇題為“Morphology-independent general-purpose optical surface tractor beam”的學術論文。該論文的第一作者為深圳大學副教授汪能，汪國平教授與南方科技大學副教授吳紫輝共同擔任通訊作者。研究團隊在論文中構建了一套基于表面波光學力的通用理論，并據(jù)此提出了一種形態(tài)無關的表面牽引光束技術，能夠在原理上實現(xiàn)對任意粒子的光學牽引。

光學牽引束能夠向后拉動粒子，已引起了顯著且日益增長的關注。傳統(tǒng)的光學牽引束僅限于具有小的正向波矢量的自由空間束，使其能夠拉動特定粒子。本文中，我們通過解析和數(shù)值計算，提出了表面波所施加的光學力的完整理論，揭示了規(guī)范動量與光學力之間的關系?；谠摾碚摚覀冋故玖艘环N通用的光學表面牽引束，它能夠拉動任何被動粒子，無論其大小、成分或幾何形狀。該牽引束利用了具有單一明確負Bloch k矢量的負規(guī)范動量表面波。牽引束依賴于一種機制，即負入射力始終超過反沖力。因此，當牽引束在雙負折射率超材料表面激發(fā)時，它能夠拉動不同形態(tài)的粒子。

圖1.基于表面牽引光束的實際結構設計和作用在不同微粒和團簇上的光力

該論文得到國家重點研發(fā)計劃重點項目（2022YFA1404500）、國家自然科學基金（12074267、12174263、12074169）以及廣東省人才引進計劃項目（2021QN02C103）的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51100-7