[00125155]手性微粒的光学力和光学力矩理论研究

基于光学力和光学力矩的光学微操控主要是利用特定设计的光束来操控尺寸范围大概从几十纳米到几百微米的微粒,它目前已发展成为各种微粒操控不可缺少的主要方式。尤其对于手性微粒,它在物理、化学、生物和医学等领域扮演着一个基础的角色,是这些领域中光学操控研究的重点和热点。 本项目主要研究了利用各种特定设计的光场来操控手性微粒,重点探索在操控中出现的新奇物理现象,并分析其物理机制,为进一步优化和改善光学操控提供理论依据。研究成果主要包括：①设计一个由多个线偏振平面波干涉所形成的稳定光场来操控手性微粒,重点考察粒子受到的侧向光学力,并揭示其物理机制;②考察手性微粒在任意光场中受到的光学力矩以及与此相关的新物理现象,并基于偶极近似和米氏理论推导简洁的光学力矩解析表达式,以此探讨新现象的物理来源;③基于全波模拟理论,研究圆偏振的矢量艾利光束对手性微粒的长距离纵向输运和横向捕获等问题,并分析其物理机制;④在非傍轴近似下,发展一套用于计算任意大小的手性球在线偏振艾利光束中光学力的严格数值方法,并研究手性微粒在该光场中的光学操控现象;⑤研究任意尺寸的普通球形微粒在不同偏振的圆艾利光束中的光学散射,以及分析该光场的突变自聚焦特性和微粒在此光场中的光学操控问题;⑥设计表面无序的磁性超材料,以此激发单向的表面电磁场,并有望用于手性微粒的操控。这些研究成果为手性微粒在实际的光学操控提供重要的理论依据,为进一步优化和改善光学操控提供有意义的参考,同时也丰富了光学操控的应用。 依托本项目,取得主要成果如下：发表SCI 学术论文共5 篇,其中Optics Express（1 篇）、Optics Letters（1 篇）、Physical Review A（1 篇）、Journal of Optics（2 篇）;培养研究生1人,本科生3人;项目组成员晋升副教授职称1人,获得国家自然科学基金1项、广西自然科学基金1项、广西科技基地和人才专项1项;荣获2019年柳州市自然科学优秀论文二等奖;参加国际学术会议2 次。