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张聿全博士,闵长俊教授、袁小聪教授在Nano Letters发表旋涡表面等离激元(PV)光镊的金属颗粒操纵的文章阅读次数 [578] 发布时间 :2016-11-03 09:07:03

基于旋涡表面等离激元(PV)光镊的金属颗粒操纵
  光学旋涡(OV)是一种拥有螺旋相位和轨道角动量(OAM)的特殊光束,其独特性质近年来成为一个研究的热点。光学旋涡作为光镊技术一直广泛应用于对微观介质的光学操纵领域,类似于一个光学扳手。表面等离激元(SPPs)也是近年来一个新兴的领域,其具有高度表面局域及近场增强等特性,也吸引了人们的广泛关注。表面等离激元旋涡(PV)作为光学旋涡在表面等离激元中的对应光场,其同时具备了光学旋涡和表面等离激元的特点,在光镊、微观结构设计、超分辨显微成像、表面拉曼散射增强等领域都具有非常重要的潜在应用价值。
  本工作通过实验和理论研究系统地分析了表面等离激元旋涡光镊在操纵微观金属颗粒上的应用价值。通过实验对比了传统 OV 光镊与 PV 光镊在操纵金颗粒上的区别,证实了 OV 在操纵金颗粒上的局限性,以及 PV 光镊的优越性。 通过 FDTD 仿真模拟分析了金颗粒在两种光镊场中的受力分布,清晰地揭示了梯度力及散射力在光镊操纵过程所起的作用,通过受力分布分别画出了两种光镊中的势阱分布,并进一步研究了颗粒尺寸及拓扑荷对颗粒在 PV 场中旋转速度的影响。对表面等离激元旋涡的研究不仅对操纵金属微观颗粒的技术具有重要意义,并且对分选、OAM 探测、微观构造及超分辨显微成像等其它应用领域也能产生积极的促进作用。
  相关研究成果发表:
[1] Y. Q. Zhang, W. Shi, Z. Shen, Z. S. Man, C. J. Min*, J. F. Shen, S. W. Zhu, H. P. Urbach, and X.-C. Yuan*, “A Plasmonic Spanner for Metal Particle Manipulation,” Scientific Reports 5, 15446 (2015).
  标注基金号:61138003(袁老师重点项目), 61427819(袁老师仪器项目), 61377052(朱院长面上项目), 61422506(闵长俊优青项目), 11204141(闵长俊青年项目),2015CB352004(方晖973项目)。