《光學微操控的若干理論研究》是依託復旦大學，由林志方擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：光學微操控的若干理論研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：林志方
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
項目擬基於多重散射理論、邊界元方法，發展一些計算方法和程式，從理論上研究與光學微操控相關的物理問題，並與合作者的實驗研究相配合，探索新物理現象及套用。具體地說，我們將從事以下幾方面的研究：1.基於多重散射理論，發展一套可有效計算界面多微粒共存體系電磁多重散射的計算程式，並結合分子動力學方法，研究衰逝波光場下的光學微操控，包括光力導致的微粒聚集行為、形成的結構及其穩定性、光場的極化對微粒聚集動力學的影響等，探索在消逝波場中與光力有關的物理現象；2.藉助不同結構光束的精確描述，研究各種結構光束對單微粒和多微粒的操控，探索相關的物理規律；3.發展結合快速多極法的基於邊界元的電磁散射計算程式，研究任意形狀微粒在衰逝波、結構光束等各種光場中的光力、光力矩，探索相關的物理現象及其可能的套用；4.基於我們開發的多重散射與邊界元計算程式，研究光力對微納光子結構光學性質的影響；5.研究脈衝雷射的光學微操控。
結題摘要
通過雷射光束所施加的光力和光力矩，可以實現對尺寸在幾十納米到幾十微米量級的微粒的操控，以及利用被操控的微粒在光場中的動力學行為，實現微型機械（micro-machine）和微型轉子（micro-rotor）。目前，基於光力或/和光力矩的光學微操控已在膠體科學、物理學、生物學到醫學等多個學科中成為一不可或缺的工具，以實現對微粒乃至活體細胞的一些無損操控。本項目主要研究作為光學微操控基礎的光力、光力矩，探索其新物理特性。項目研究所取得的成果包括：1.發現由於多極子同時激發而誘發的光的負輻射力現象，為光學微操控提供了除了“推”和“抓”之外的第三種操控手段；2.發現 Fano 共振誘發的負輻射光力現象，可望用於金屬微粒的分離與篩選；3.發現因光的滯後效應導致的負光力矩現象並證明了角度Floquet定理，分析負力矩與微粒分立對稱性的關係；4.分析微粒在負輻射光力作用下的橫向穩定性並進行分子動力學模擬，探索輻射光力的實際套用方案；5.研究鍍層納米金屬顆粒的負光輻射力，解釋其物理機理，結果可望用於金屬納米顆粒的光學微操控；6.探索手性微粒和微粒對在不同光場中的側向力，特別是在沒有明顯破壞系統左右對稱性情況下的側向力，結果可望用於手性微粒（分子）的篩選與分離；7.研究納米結構中環偶極子共振所誘發的光力，為探測環偶極子激發提供一種新的手段，同時，澄清有關電偶、磁偶、環偶中的一些物理概念及其關係。
