强吸收石墨微粒在激光作用下的光泳运动研究

以强吸收石墨微粒为研究对象,搭建光镊系统装置,通过实验研究激光作用下空气中石墨微粒的光泳现象。石墨微粒受到激光作用时并未立即发生运动,经历一段时间后,以变加速的形式运动,表明激光对强吸收石墨微粒产生的光泳力远大于辐射压力,可推动石墨运动。但是,激光对强吸收石墨产生光泳力的时间较长,主要取决于石墨的升温速率。受石墨热吸收后温度分布非对称性的影响,光泳力方向不恒定,导致石墨微粒发生变速运动。相同功率作用下,石墨粒径越大,微粒在光泳力作用下的运动速度越小。

四氯化碳对光镊操控微粒的载体作用研究

针对多微粒系统操控的复杂性问题,提出一种简易操控方法。利用分散相介质作为多微粒系统的载体,结合单光镊工具来实现多微粒的操控和输运。首先,将多颗聚苯乙烯微粒装载至四氯化碳载体中;然后,操控四氯化碳载体输运到目标区域,再卸载微粒至指定位置。结果表明:尽管在装载和卸载过程中,受控微粒和载体的折射率与溶液介质的折射率比存在差异,分别为1.19和1.09,可能引起微粒脱落,但通过控制激光功率和输运速度,单光镊工具仍可稳定控制微粒和载体,并实现多微粒的高效、长距离输运。提出的简易操控方法可大大降低现有阵列光镊系统及操控的复杂性。