传统光镊(左)和定制光阱(右)的光强度。投影显示了颗粒中间的横截面，直径为6μm

科学家已经开发出一种用光捕获小粒子的新方法。在获得诺贝尔奖的光镊技术(Arthur Ashkin, 2018)的基础上，由埃克塞特大学大卫·菲利普斯博士领导的一个物理学家团队提出了光捕获的可能性。

该研究论文发表在《科学进展》杂志上，题为“通过波前整形的光子高效光镊”。

20世纪80年代开发的传统光学镊子是一种紧密聚焦的激光束，可以吸引和捕获某些微型粒子或生物体，类似于用镊子抓取东西。

“然而，在光学镊子中，粒子并不是完全固定的，”第一作者Une Butaite博士解释说。“它正在经历周围分子的热运动。有点像湖中的船被风和波浪摇动，但被锚阻止漂移，光学镊子中的粒子不断地摆动，但它的运动被限制在一定的体积内。”

一般来说，约束体积越小，光阱越有用。

为了使光镊工作，激光必须紧密聚焦在一个非常小的区域，这个区域可能比被捕获的粒子要小得多。问题就在这里:如果粒子很大，大部分的光会聚集在它的中心附近，但是光与粒子表面的相互作用更强烈。

换句话说，较大的粒子不能充分利用可用的光，从而降低了约束的水平。

“这就是我们的研究开始的地方，”菲利普斯博士解释说。“我们假设，如果光不是集中在粒子的中间，而是包围它，那将更强烈地限制粒子，给它一种紧密的拥抱。”

然而，确定产生最强约束的光的确切形状并不容易。

“这里没有放之四海而皆准的解决方案。为了获得最佳性能，如果你愿意的话，每种不同的粒子都需要一套定制的光服，”布泰特博士说。

在实践中实现这一点意味着必须开发和完善各种数学和数值方法，以及严格的实验技术——所有这些都是与格拉斯哥大学(苏格兰)乔纳森·泰勒博士领导的研究人员和维也纳理工大学(奥地利)斯特凡·罗特教授领导的研究人员合作完成的。