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

光學(xué)牽引束能夠向后拉動(dòng)粒子，已引起了顯著且日益增長的關(guān)注。傳統(tǒng)的光學(xué)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(dòng)特定粒子。本文中，我們通過解析和數(shù)值計(jì)算，提出了表面波所施加的光學(xué)力的完整理論，揭示了規(guī)范動(dòng)量與光學(xué)力之間的關(guān)系。基于該理論，我們展示了一種通用的光學(xué)表面牽引束，它能夠拉動(dòng)任何被動(dòng)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(fù)Bloch k矢量的負(fù)規(guī)范動(dòng)量表面波。牽引束依賴于一種機(jī)制，即負(fù)入射力始終超過反沖力。因此，當(dāng)牽引束在雙負(fù)折射率超材料表面激發(fā)時(shí)，它能夠拉動(dòng)不同形態(tài)的粒子。

圖1.基于表面牽引光束的實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和作用在不同微粒和團(tuán)簇上的光力

該論文得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2022YFA1404500）、國家自然科學(xué)基金（12074267、12174263、12074169）以及廣東省人才引進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目（2021QN02C103）的支持。

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