由南安普頓大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一組研究人員表明，光可以在小于其自身波長(zhǎng)的距離內(nèi)移動(dòng)——這是前所未有的精度水平。

來(lái)自南安普頓的科學(xué)家與德國(guó)多特蒙德大學(xué)和雷根斯堡大學(xué)一起證明，一束光不僅可以被限制在比其自身波長(zhǎng)小 50 倍的點(diǎn)上，而且——這在同類(lèi)中尚屬– 光點(diǎn)可以在光線受限的地方進(jìn)行微小的移動(dòng)。

他們理論研究的詳細(xì)結(jié)果發(fā)表在《光學(xué)》雜志上。

將光限制和控制在越來(lái)越小的體積上是現(xiàn)代光子學(xué)的決定性挑戰(zhàn)之一。光的產(chǎn)生、檢測(cè)和操縱背后的科學(xué)。光被限制的嚴(yán)密程度決定了納米粒子的可觀察性極限，以及基于光的設(shè)備的強(qiáng)度和精度。

一個(gè)例子是光鑷。這些在世界各地的實(shí)驗(yàn)室中廣泛用于 DNA 研究等領(lǐng)域。它們由高度聚焦的激光束組成，能夠以驚人的精度捕獲、操縱和移動(dòng)粒子。標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)鑷子的局限性之一是透鏡無(wú)法將光束聚焦在比激光束自身波長(zhǎng)小得多的長(zhǎng)度上，從而限制了可實(shí)現(xiàn)的精度。

研究作者和南安普頓大學(xué)量子、光與物質(zhì)組研究員 Erika Cortese解釋說(shuō)：“就其性質(zhì)而言，光確實(shí)很難定位在比其波長(zhǎng)更小的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，這是一個(gè)稱(chēng)為阿貝極限的臨界閾值。然而，使用復(fù)雜的模型和數(shù)值模擬，我們成功地展示了一種在亞波長(zhǎng)范圍內(nèi)定位和動(dòng)態(tài)操縱光的新方法。”

該研究合作由南安普頓物理與天文學(xué)院量子理論與技術(shù)小組組長(zhǎng) Simone De Liberato 教授領(lǐng)導(dǎo)。他說(shuō)：“我們相信，我們主動(dòng)控制受限電磁場(chǎng)的新方法可能會(huì)對(duì)多種納米光子應(yīng)用產(chǎn)生重大影響。

“展望未來(lái)，原則上，它可能導(dǎo)致對(duì)包括生物顆粒在內(nèi)的微米級(jí)和納米級(jí)物體的操縱——或者可能會(huì)顯著提高微觀傳感器的靈敏度分辨率。”

科學(xué)家們希望，通過(guò)進(jìn)一步的研究，他們終能夠?yàn)楦冗M(jìn)的操作技術(shù)開(kāi)辟道路，例如用于生物學(xué)、化學(xué)和軟物質(zhì)研究的納米粒子的分類(lèi)和合理組裝。