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论文作者:David Erickson 期刊:《自然》 发布时间:2009-2-19 13:46:38
新型光阱有望提升传感器准确度
 
美国科学家将光导入次波长大小的槽状波导,克服了先前由于衍射极限(diffraction limit)所造成的限制,成功补捉并运送直径小至75 nm的粒子。这种光阱可望用来提升生物传感器的准确度,甚至能发展出新型的实验室芯片(lab-on-a-chip)检测工具。
 
康乃尔大学的研究人员David Erickson表示,他们找到一个能将光聚焦在很小区域内的方法,让光子沿着这个特制的波导前进,效果就像纳米光纤一样。在波导中,当DNA或纳米微粒溶液飘浮到光子流附近时,这些微粒子会被光子流吸住,同时被光子推着前进。
 
波导是由两个相距60 nm的平行硅棒所组成。研究人员将数个宽60到120 nm的波导彼此平行紧密排列,再利用耦合光纤将波长为1550 nm的激光导入各个槽状波导中,进入每个波导的光功率小于300 mW。由于每个波导通道的大小远小于光波长,消散场(evanescent field)会越过波导边缘延伸出去,消散场会对DNA之类的微小粒子施加向下的作用力,将粒子拉进波导槽中,而光压会驱使被钳制的微小粒子沿着凹槽移动。
 
康大的研究人员使用含DNA或纳米微粒的水溶液进行实验,并使溶液以每秒80 μm的流速在波导的微通道中前进。上述系统只能钳制住不到四分之一的粒子,但改用更窄的波导通道、降低流速并提高雷射功率,成功率便可提升。
 
Erickson表示,他们还需要深入了解个中牵涉的物理,以便探索此技术的其它可能发展。他们的终极目标是结合近20年来针对通讯及其它应用发展的超快与高效率光学组件,用来操控各种不同纳米系统中的物质的。相关论文发表在《自然》(Nature)杂志上。。(来源:中国科学院上海硅酸盐研究所)
 
(《自然》(Nature),457, 71-75,Allen H. J. Yang,David Erickson)
 
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