Naukowcy odkrywają całkowicie szarą pułapkę optyczną w świetle strukturalnym

Grupa badawcza kierowana przez prof. Yao Baoli i dr Xu Xiaohao z Instytutu Optyki i Mechaniki Precyzyjnej w Xi’an (XIOPM) Chińskiej Akademii Nauk odkryła całkowicie szarą pułapkę optyczną w świetle strukturalnym, która jest w stanie wychwytywać nanocząstek, ale pojawia się w obszarze, w którym intensywność nie jest ani maksymalizowana, ani minimalizowana. Badanie jest opublikowany W Przegląd fizyczny A.

Pułapka optyczna to jedno z największych odkryć optyki i fotoniki. Od czasu pionierskiej pracy Arthura Ashkina w latach 70. XX wieku pułapka optyczna znalazła szerokie zastosowanie w naukach przyrodniczych, fizyce i inżynierii. Podobnie jak jej odpowiedniki termiczne i akustyczne, pułapka ta jest zwykle albo jasna, albo ciemna i zlokalizowana przy maksimach lub minimach natężenia pola.

W ramach tego badania badacze opracowali wielobiegunowy model wyższego rzędu dla sił gradientowych w oparciu o teorię ekspansji wielobiegunowej. Zanurzając cząstki Si w świetle strukturalnym z polem w kształcie płatka, odkryli, że wielobiegunowe siły gradientowe wyższego rzędu mogą uwięzić cząstki Si przy intensywności optycznej, która nie jest ani maksymalizowana, ani minimalizowana.

Dlatego badacze wykazali, że może istnieć pośredni stan pułapkowania, określany jako całkowicie szare pułapkowanie optyczne. Pochodzenie tej nowatorskiej pułapki można prześledzić w nielokalnym efekcie refleksyjnym gradientu natężenia optycznego, który osiąga się poprzez wzbudzenie wielobiegunowych rezonansów Mie wyższego rzędu w nanocząstkach.

Całkowicie szara pułapka podkreśla wpływ reakcji Mie na optomechanikę i ułatwi w przyszłości rozwój chłodzenia, modelowania i ultraczułego sortowania nanocząstek.