科学家在亚微观水平上突破了操纵光的界限

正交谐振器模式在仅占据部分谐振器体积的有效区域上耦合时如何变为非正交的草图。图中显示了平面微腔（a），（b）和开环谐振器（c），（d）的情况。红色和蓝色箭头表示两种电磁模式，对应于全三维体积（a），（c）或薄的准二维表面（b），（d）的有效区域以浅红色阴影显示。来源：光学 （2022）。DOI： 10.1364/OPTICA.473085

由南安普敦大学领导的一组研究人员表明，光可以在小于其自身波长的距离内移动 - 这是前所未有的精度水平。

来自南安普敦的科学家与德国多特蒙德大学和雷根斯堡大学一起证明，一束光不仅可以限制在一个比其自身波长小50倍的光斑上，而且在同类中，光斑可以在光被限制的点处以微小的量移动。

他们的理论研究的详细结果发表在Optica杂志上。

限制和控制更小体积的光是现代光子学的决定性挑战之一;光的产生、检测和操纵背后的科学。光被限制的紧密程度决定了纳米粒子可观测性的极限，以及基于光的器件的强度和精度。

一个例子是光镊。这些被广泛用于世界各地的实验室，如DNA研究领域。它们由高度聚焦的激光束组成，以惊人的精度捕获、操纵和移动粒子。标准光镊的局限性之一是透镜不能将光束聚焦在远小于激光束自身波长的长度上，从而限制了可实现的精度。

研究作者、南安普敦大学量子、光和物质小组研究员Erika Cortese解释说：“就其本质而言，光确实很难在比其波长更小的长度尺度上定位，这是一个被称为阿贝极限的关键阈值。然而，使用复杂的模型和数值模拟，我们已经成功地展示了一种在亚波长尺度上定位和动态操纵光的新方法。

该研究合作由南安普敦物理与天文学学院量子理论与技术小组负责人Simone De Liberato教授领导。他说：“我们相信，我们主动控制受限电磁场的新方法可能会对多种纳米光子应用产生高影响。

“展望未来，原则上，它可能导致对微米和纳米尺寸物体的操纵，包括生物粒子 - 或者可能大幅提高微观传感器的灵敏度分辨率。

科学家们希望，通过进一步的研究，他们最终可以为更先进的操作技术开辟道路，例如纳米颗粒的分类和合理组装，用于生物学，化学和软物质研究。

更多信息：Erika Cortese等人，使用非扰动光物质耦合的真实空间纳米光子场操纵，Optica（2022）。DOI： 10.1364/OPTICA.473085

期刊信息： 光学