《Advanced Science》:基于金刚石超表面的高鲁棒性光镊

作者: 时间:2026-02-10 点击数:

   光镊技术能够实现对微纳尺度颗粒的非接触、高精度操控,在生物物理、材料科学和量子光学等领域具有广泛应用。然而,传统光镊系统依赖于高数值孔径物镜、空间光调制器等体积庞大的光学元件,制约了其在小型化和集成化系统中的应用。近年来,光学超构表面的快速发展为实现超紧凑、多功能的光镊应用提供了新的技术途径。但与此同时,传统材料构建的超构表面在高功率激光持续照射下易产生显著的局域热效应,导致器件性能下降、稳定性降低及使用寿命缩短,进而限制了超构表面光镊在高温、高功率激光等极端工况下的可靠应用。

   郑州大学单崇新教授、倪佩楠教授团队与长春理工大学魏志鹏教授团队合作,在Advanced Science上报道了基于金刚石超构表面的具有增强鲁棒性的光镊技术。研究团队基于金刚石超高热导率、低热膨胀系数及高抗激光损伤阈值等优异特性,设计并制备了可在高功率激光下保持结构完整性与光学稳定性的金刚石超构表面光镊系统,包括单焦点和2×2阵列的金刚石超透镜,以及携带不同轨道角动量的金刚石涡旋超构表面,成功实现了其对二氧化硅微球的稳定二维捕获、精准平移,以及通过角动量传递实现的可控旋转操控。这一工作为光镊技术提供了兼具高热稳定性、高功率激光耐受能力与小型化特征的实验平台,在微流控芯片、精密纳米操控及极端环境光子学等对热管理与微型化具有严苛要求的领域展现出广阔的应用前景。


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