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光携带力来操纵粒子的想法可以追溯到开普勒和牛顿,后来被麦克斯韦证实。自阿瑟·阿什金等前辈的开创性工作以来,利用光束操控微型物体的研究在纳米科学与技术的相关领域占据举足轻重的位置。然而,光学操控技术主要在真空、空气和液体环境中工作,用以减少环境阻力。在非流体环境(如强范德华界面)中实现光学操控微型物体仍然是一个很大的挑战。
研究团队利用传统的机械剥离法在蓝宝石衬底上制备了二维金属纳米片洁净烘箱,利用光学显微镜将飞秒脉冲激光垂直辐射在纳米片上:当脉冲激光照射时,二维纳米片开始运动,并在均匀光照区域内持续运动,通过激光的移动来改变辐照区域,从而使二维纳米片实现定向运动。由于衬底的存在,纳米片的运动被控制在二维水平表面。通过对不同的二维纳米片进行对比性实验,研究发现,具有高的线性吸收系数和热膨胀系数的金属型材料(例如VSe2和TiSe2)才能在该光学操控系统中具有明显的运动行为,目前运动效率可达到434 ms-1mW-1。
该工作提出了在固体水平面上工作的二维纳米光驱动器模型,有效地扩展了光学操控技术的应用环境,有望在光学、机械、纳米技术等领域得到重要应用。