窄波導讓光阱威力再升級
- 上線日期：2009/2/3 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家將光導入次波長大小的槽狀波導，克服了先前由於繞射極限(diffraction limit)所造成的限制，成功補捉並運送直徑小至75 nm的粒子。這種光阱可望用來提升生物感測器的準確度，甚至能發展出新型的實驗室晶片(lab-on-a-chip)檢測工具。
康乃爾大學的研究人員David Erickson表示，他們找到一個能將光聚焦在很小區域內的方法，讓光子沿著這個特製的波導前進，效果就像奈米光纖一樣。在波導中，當DNA或奈米微粒溶液飄浮到光子流附近時，這些微粒子會被光子流吸住，同時被光子推著前進。
波導是由兩個相距60 nm的平行矽棒所組成。研究人員將數個寬60到120 nm的波導彼此平行緊密排列，再利用耦合光纖將波長為1550 nm的雷射光導入各個槽狀波導中，進入每個波導的光功率小於300 mW。由於每個波導通道的大小遠小於光波長，消散場(evanescent field)會越過波導邊緣延伸出去，消散場會對DNA之類的微小粒子施加向下的作用力，將粒子拉進波導槽中，而光壓會驅使被鉗制的微小粒子沿著凹槽移動。
康大的研究人員使用含DNA或奈米微粒的水溶液進行實驗，並使溶液以每秒80 μm的流速在波導的微通道中前進。上述系統只能鉗制住不到四分之一的粒子，但改用更窄的波導通道、降低流速並提高雷射功率，成功率便可提升。
Erickson表示，他們還需要深入了解箇中牽涉的物理，以便探索此技術的其他可能發展。他們的終極目標是結合近20年來針對通訊及其他應用發展的超快與高效率光學元件，用來操控各種不同奈米系統中的物質的。詳見Nature 457, 71-75 (2009)。
原始網站: http://optics.org/cws/article/research/37357
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
- 相關附件: