據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，哈佛大學(xué)的工程師借助硅基微型環(huán)形共振器，將粒子持續(xù)囚禁其上達(dá)到數(shù)分鐘，這將為未來引導(dǎo)、傳送和存儲(chǔ)納米粒子及全光學(xué)芯片上的生物分子奠定基礎(chǔ)。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在最近出版的《納米快報(bào)》雜志上。

　　微型環(huán)形共振器的半徑僅為5微米至10微米，由電子束和反應(yīng)離子蝕刻而成。在實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)粒子被穩(wěn)固地囚禁于微型環(huán)之上，這一過程與流體運(yùn)動(dòng)原理頗為相似，但規(guī)模更小，且物理機(jī)制也不甚相同。

　　負(fù)責(zé)該研究的哈佛大學(xué)工程學(xué)及應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的電子工程學(xué)副教授肯尼斯?克羅齊耶解釋說：“我們所證明的是‘共振腔’的囚禁能力，粒子將在引導(dǎo)下沿小型波導(dǎo)管運(yùn)行至微型環(huán)形共振器上；一旦被置于微型環(huán)之上，光學(xué)作用力將阻止粒子逃脫，并使粒子持續(xù)均勻地環(huán)繞共振器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。”

　　當(dāng)激光聚焦于波導(dǎo)管之中，光作用力可引發(fā)粒子沿波導(dǎo)管進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)粒子接近與波導(dǎo)管耦合的微型環(huán)時(shí)，其將在光作用力的牽引下由波導(dǎo)管轉(zhuǎn)移至微型環(huán)上，并環(huán)繞微型環(huán)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，速度可達(dá)每秒鐘數(shù)百微米。

　　雖然使用二維的環(huán)形共振器捕獲粒子并非首次，但克羅齊耶及其同事針對這一技術(shù)提供了全新且全面的分析。值得一提的是，他們展示了硅基微型環(huán)對于光作用力的增強(qiáng)作用，其可比采用筆直的波導(dǎo)管增強(qiáng)5倍至8倍。

　　克羅齊耶表示，令人興奮的是，高速攝影機(jī)所記錄的粒子追蹤測量值揭示了巨大的橫向作用力可穩(wěn)固地捕獲粒子，并使其在軌道中的標(biāo)準(zhǔn)偏差降至50納米，這代表了在長距離范圍內(nèi)成功囚禁粒子的顯著突破。這一研究的最終目標(biāo)是發(fā)展和展示芯片上的完全光學(xué)操作，為引導(dǎo)、儲(chǔ)存和傳送生物粒子和人造粒子提供可行的途徑。