Science子刊：利用激光来控制纳米电机

江苏激光联盟导读：

据悉，日本东京大学的研究人员设计了一个线性纳米电机，可以在激光的控制下进行移动。这一技术可以应用在微流体上，包括光驱动的泵和阀的实验室芯片系统中。并且研究人员为我们展示了这一技术所开发的用于纳米尺寸电机的可以移动部件的平台，纳米电机可以在非聚焦的激光的照射下在预设的路径下工作。

东京大学工业科学研究所设计的新颖的纳米电机，可以在激光的控制下进行运动，这为新的微流体、包括光驱动的泵和阀的芯片实验室系统开辟了一个新的道路。

研究人员开发的光学物质的机器，可以如同传统机械装置一样 可以进行旋转和运动：(a) 传统机械齿轮运动的示意图，是靠齿轮进行驱动的；(b)使用圆形极化的激光来制造出纳米粒子的排列，如同传统机械中的齿轮一样靠激光进行驱动的示意图.

在世界范围内，纳米尺度的机械，同现实世界中的含奇特的装置的机械装置是显著不同的。例如，利用动力进行驱动和操控一个小于单个细菌的电机是非常困难的，也就是说，比开走一辆汽车要难的多。

如今，来自日本东京大学工业科学研究所的科学家团队，为大家介绍了一个系统，该系统利用金纳米线制作的线性电机，可在激光的照射下进行控制其运动的方向。如同一个帆船可以通过控制绳索使得帆船在任意方向进行移动一样，这些纳米电机在激光的照射下进行运动的时候并不会受到强迫。而且，它们的移动基于激光束穿越另外一个角度的方向而移动的。

电机的动力是靠从侧边自粒子发射的光散射所形成的横向光学力来实现的。结果，利用透镜对激光进行聚焦或 整形的需要，在以前是一个极其困难的任务，而今却轻易的解决了。此外，电机的尺寸不会受到光的波长的约束，这一点也是不同于以前的装置。

一对失谐偶极共振纳米粒子产生横向光学力线性纳米电机的直接观察纳米电机造成的旋转

替代受限于激光的方向的移动或场的梯度的的影响，其电机的移动取决于纳米粒子本身的方位，论文的第一作者 Yoshito Tanaka说到，这一技术的关键在于局部表面的等离子体共振——自由电子的集体振荡 ——在纳米线的周期排列的范围内。这些可以产生在特定方向的散射光。仔细地设计这些纳米线的分离，可导致在一个方向的相长干涉和另外一个方向的相消干涉。这就使得我们可以制造出定向的散射来驱动纳米电机，论文的资深作者 Tsutomu Shimura 说到。

研究人员为了我们展示了这一技术，通过制造了一个平台来进行纳米尺寸的机器来移动部件，其移动遵循预设的路径，这一路径在非聚焦的激光的轻推下进行前进。这将极大的减少了器件的成本和复杂性。同时提高了器件的精度和可靠性。

这一先进成果以论文题目“Plasmonic linear nanomotor employing lateral optical forces”发表在期刊《Science Advances》上。

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