光学镊子将诺贝尔概念推向新的方向

三十三年前，亚瑟·阿什金(Arthur Ashkin)展示了一个非常密切聚焦的激光束如何吸引微小颗粒。当激光束移动时，粒子随之移动，保持在Ashkin制造的“光学镊子”的焦点上。

这一发现使得阿什金获得了2018年诺贝尔物理学奖的一部分，后来以各种方式应用。例如，研究人员使用光学镊子来捕获和分类受感染的健康细胞。

现在罗切斯特大学和罗彻斯特理工学院的科学家们已经发现了另一种用途，它可以揭示激光器的基本特性，并可能导致更好的传感器和其他设备。

在Nature Photonics的一篇论文中 ， 他们描述了在真空中用光学镊子捕获纳米粒子大小的二氧化硅珠子。 珠子的振荡由声子 - 振动能量的基本单位组成。此外，珠子会使一些激光散射。通过测量散射光，研究人员可以改变珠子振荡的方式，并增加声子中测得的能量输出。

“如果我们做得恰到好处，我们可以引起振荡，从一个幅度开始，变得越来越大，直到我们开始表现出类似于你在我们打开一般 光学激光器时看到的机械运动。实验室，“共同作者，罗切斯特量子光学和量子物理学副教授Nick Vamivakas说 。他还是300万美元的多校区海军研究办公室的首席调查员，该办公室正在资助这项研究。

因为镊子在真空中运行，“我们可以以非常可控的方式模拟光学激光器的动态，”Vamivakas说。“这将使我们能够以一种其他方式无法实现的方式了解激光。”

此外，由于镊子能够精确测量纳米级粒子，Vamivakas希翼它可以用来测试量子力学的一些基本理论的有效性，例如量子波函数崩溃。

Vamivakas说他的实验室仍在探究可能由新镊子引起的可能的实际应用 - 例如传感器和加速度计。“这就像首次发现激光一样，”Vamivakas说。“没有人知道激光器实际上会用于什么。在这一点上，重要的是示范。“

这项研究是Vamivakas探究光学镊子的连续，该研究是在他于2011年抵达罗切斯特大学后不久开始的。例如，四年前，他的实验室是第一个将真正悬浮在单个纳米金刚石上的实验室 。

来自西北大学，耶鲁大学，马里兰大学，罗切斯特理工学院和华盛顿大学的研究人员也在合作，作为300万美元拨款的一部分。它被授予2018财年ONR基础研究挑战的一部分，利用悬浮式光机械学获得对量子和统计力学和热力学的更好的基本理解，可能应用于信息处理，高分辨率传感和改进的计量。

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