[發(fā)明專利]線偏振非平面光波在拓?fù)浣^緣金屬多層核-殼體表面產(chǎn)生可調(diào)諧非梯度光學(xué)力的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510428907.2
• 申請(qǐng)日: 2015-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN105116531B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹暾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B21/32
• 分類號(hào): G02B21/32;G21K1/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

一種線偏振非平面光波在拓?fù)浣^緣金屬多層核?殼體表面產(chǎn)生可調(diào)諧非梯度光學(xué)力的方法，通過使拓?fù)浣^緣體/金屬多層核?殼體偏離入射光軸中心，破壞多層核?殼體周圍的玻印亭矢量的對(duì)稱分布，使多層核?殼體上的總玻印亭矢量不為零，產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；然后，通過改變拓?fù)浣^緣體的量子態(tài)，改變多層核?殼體上的總玻印亭矢量的方向和大小，進(jìn)而改變總玻印亭矢量作用在多層核?殼體上的非梯度光學(xué)力的方向和大小，來調(diào)控多層核?殼體在入射光場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，對(duì)附著在多層核?殼體表面的納米尺寸分子進(jìn)行可調(diào)諧捕獲和篩選。其中，通過光照、通電、加熱、加壓、和外加磁場(chǎng)等方式實(shí)現(xiàn)拓?fù)浣^緣體/金屬多層核?殼體中拓?fù)浣^緣體從拓?fù)浞瞧接沟酵負(fù)淦接沟目赡媪孔酉嘧儭?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及拓?fù)浣^緣金屬多層核-殼體表面產(chǎn)生可調(diào)諧非梯度光學(xué)力的方法，是一種利用線偏振非平面光波在拓?fù)浣^緣體/金屬多層核-殼體表面產(chǎn)生可調(diào)諧非梯度光學(xué)力的方法，可應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)及納米操控等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)微小物體的光學(xué)捕獲和篩選一直是光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。光學(xué)梯度力在各種光學(xué)捕獲技術(shù)中扮演著重要的角色，例如通過光學(xué)梯度力實(shí)現(xiàn)的光鑷和光學(xué)捆綁等。然而，光學(xué)梯度力具有產(chǎn)生設(shè)備復(fù)雜、不可調(diào)諧和難以捕獲和篩選納米尺寸分子等缺點(diǎn)。2008年，Ward,T.J.等提出通過圓偏振光產(chǎn)生的光學(xué)梯度力可以捕獲和分離具有納米尺寸的手性分子。但是，圓偏振入射光仍然需要使用復(fù)雜的設(shè)備來產(chǎn)生，不利于系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用；且其捕獲和分離的納米分子必需具有手性結(jié)構(gòu)，因此限制了其作用對(duì)象的范圍。所以，本發(fā)明提出在拓?fù)浣^緣體/金屬多層核-殼體表面覆蓋納米尺寸分子，使其在線偏振非平面光波照射下在多層核-殼體周圍產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；然后，利用拓?fù)浣^緣體量子態(tài)隨外加光場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、和磁場(chǎng)改變而變化的特性，調(diào)諧多層核-殼體受到的非梯度光學(xué)力大小和方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)附著在多層核-殼體表面的納米尺寸分子的捕獲和篩選，其中納米尺寸分子可以為非手性結(jié)構(gòu)。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的在于克服了利用梯度光學(xué)力捕獲和篩選納米尺寸分子這一傳統(tǒng)方法中所具有的入射光源復(fù)雜(即入射光必需為圓偏振或橢圓偏振)、篩選對(duì)象局限(即納米尺寸分子必需具有手性結(jié)構(gòu))、由圓偏振或橢圓偏振光產(chǎn)生的梯度光學(xué)力不可調(diào)諧、以及難以捕獲納米尺寸非手性分子等不足，而提供一種具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、超靈敏、超快速、主動(dòng)調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)的由線偏振光產(chǎn)生的非梯度光學(xué)力捕獲和篩選非手性納米尺寸分子的方法，可用于生物，醫(yī)學(xué)以及納米操控等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決問題采用的技術(shù)方案如下：

一種線偏振非平面光波在拓?fù)浣^緣金屬多層核-殼體表面產(chǎn)生可調(diào)諧非梯度光學(xué)力的方法，在線偏振非平面光波照射下，通過使拓?fù)浣^緣體/金屬多層核-殼體偏離入射光軸(z軸)中心，破壞拓?fù)浣^緣體/金屬多層核-殼體周圍的玻印亭矢量對(duì)稱分布，使多層核-殼體上的總玻印亭矢量不為零，產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；且該總玻印亭矢量隨拓?fù)浣^緣體的量子態(tài)的變化發(fā)生改變，進(jìn)而改變總玻印亭矢量作用在多層核-殼體上的非梯度光學(xué)力的方向和大小，來調(diào)控多層核-殼體在入射光場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而對(duì)附著在多層核-殼體表面的納米尺寸分子進(jìn)行可調(diào)諧捕獲和篩選，其中多層核-殼體處于入射光束內(nèi)，且偏離光束沿入射方向的中心對(duì)稱軸(z軸)的距離為l(0l≤w(z))，w(z)為入射光束寬，隨z的變化發(fā)生改變(-∞z+∞)；多層核-殼體由金屬層、拓?fù)浣^緣體層交替生長(zhǎng)而成，層數(shù)為n層(n1)，每層厚度在1納米至1微米；多層核-殼體的外形可以是球體、橢球體、圓柱體、圓錐體等曲面幾何體或者棱柱、正方體、長(zhǎng)方體等多面體，體積在1立方納米至1000立方微米；多層核-殼體中核與殼的中心可以重疊或分離。

所述的入射光，入射光為線偏振非平面波，類型包括高斯波、貝塞爾波、艾里波等；入射光垂直照射拓?fù)浣^緣體/金屬多層核-殼體；頻率范圍為0.3μm～20μm；功率范圍為0.1mW/μm²～10mW/μm²。

所述的入射光的光源采用波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器、半導(dǎo)體連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)激光、或者發(fā)光二極管。