【粒子被困在光與熱】

明道

【粒子被困在光與熱】

 

 

光子晶體光纖

在德國的物理學家已經開發出一種陷阱微米大小的顆粒，它依賴於激光光熱。

“光熱”的陷阱，這是建立在光子晶體光纖，提出一個新的轉折微粒捕獲。

該技術可以提供一種方法，使精確測量微小的顆粒的熱作用，甚至可以用於排序和集中微粒。

對於超過20年，它已經可以利用光來捕捉微小物體。

發展的關鍵是在1986年，當亞瑟Ashkin，史蒂芬朱和其他在美國貝爾實驗室發明了後來被稱為光學鑷子：聚焦激光，可以在空間中的微粒。

工作，因為介電粒子被吸引到該區域的電場最強，這是在激光束被聚焦的現象。

光陷阱和運輸

現在經常使用的光學鑷子捕獲和操縱微粒 - 特別是生物微粒，如細胞和病毒。

但是光陷阱微粒 - 通過吸收光產生的熱的力量，是不是唯一的方法，也能起到一定的作用。

例如，一個激光可以加熱彈跳關閉它的分子只是一個粒子的一側，以便接收不同量的動量取決於他們擊側。

的作用，可用於陷阱或運輸多厘米的距離在空氣中的顆粒。

現在，奧利弗·施密特，Tijmen EUSER和他的同事馬克斯普朗克研究所的光在德國埃爾蘭根，科學已經採取了新的方法來捕獲。

在他們的移動設備，與直徑約6μm的微粒包含在一個中空芯，光子晶體光纖。這是一種透明的纖維具有100μm的外徑，內徑為12μm，並在包層中的孔的一個二維數組。

激光燈驅動器的微粒沿纖維的充滿空氣的核心，但是，當它接近黑色的帶畫周圍的纖維，它涉及到一個停止自己的。

熱蠕變流動

訣竅工作，因為這種現象被稱為“熱蠕變流”，其中只存在非常接近的表面，有一個溫度梯度 - 也就是說，一個熱側和冷側。

熱空氣中的分子，將更大的動量比冷分子賦予表面，這意味著表面在寒冷的方向上接收的整體力。

在反應中，芯的中心處的空氣流相反的方向 - 從冷到熱。

 

捕獲熱和光

捕獲熱和光在的馬克斯普朗克組的設備中，是由微粒的散射光，被吸收的黑色帶熱梯度。

的得到的熱蠕變驅動一個流動的空氣沿磁芯的表面朝向的熱斑，這是平衡由一個流動的空氣沿相反的方向中的核心的中間 - 遠離熱點 - 創建類似的對流的結構。

這有效地產生一系列複雜的操作，抵消激光的推動和陷阱微粒在帶粘性的拖曳力。

排序微粒

Schmidt和EUSER指出，不像以前光熱陷阱，他們的設備不要求自己是吸光的微粒。

此外，輻射和粘性力規模線性與激光的功率，這意味著，俘獲是獨立的激光功率。

研究人員說，陷阱的應用在所謂的“實驗室”芯片上的系統中，微粒可以移動圓一個微小的芯片，同時進行各種分析。

或者，如果引出對能帶的與實際的加熱元件所取代，陷阱可以用於排序的微粒，根據其物理性質，或測量對它們的熱作用力。

小，電控加熱元件可以被放置在特定的位置沿微流體通道，研究人員說。

當接通電源，感應熱蠕變流動可以用於任何一個陷阱顆粒或對它們進行排序。

這種局部加熱元件將是非常容易實現的，不需要任何光纖連接。

在德國路德維希 - 馬克西米利安慕尼黑大學的生物物理學家迪特爾·布勞恩認為，誘捕和生物分子檢測需要進行調整，纖維的熒光成像。

但他補充說，使用的中空纖維是非常原始的。

它的應用潛力是令人鼓舞的，應繼續進行，他說。

這項研究是描述在物理評論快報。

關於作者

喬恩·卡特賴特是一個自由撰稿人，總部設在英國布里斯托爾。

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/jul/16/particle-trapped-with-light-and-heat