Opto-thermoelektrisches Ziehen von lichtabsorbierenden Partikeln

Zusammenfassung Die Optomechanik ergibt sich aus dem Photonenmoment und dessen Austausch mit niederdimensionalen Objekten. Es ist bekannt, dass optische Strahlung Druck auf Objekte ausübt und sie entlang des Lichtpfads schiebt. Das optische Ziehen eines Objekts gegen den Lichtpfad bleibt jedoch ein gegenintuitives Phänomen. Hier präsentieren wir ein allgemeines Konzept des optischen Ziegens – opto-thermoelektrisches Ziehen (OTEP) – bei dem die optische Erwärmung eines lichtabsorbierenden Partikels mit einer einfachen ebene Welle das Partikel selbst gegen den Lichtpfad ziehen kann. Diese orientierte Ziehkraft der Bestrahlung verleiht den Partikeln ein selbstheilendes Verhalten, und die dreidimensionale (3D) Falle einzelner Partikel wird bei einer extrem niedrigen optischen Intensität von 10 −2 mW μm −2 erreicht. Darüber hinaus kann die OTEP-Kraft den kurzen Fangbereich herkömmlicher optischer Tweezers überwinden und den Partikelfluss optisch über makroskopische Entfernungen antreiben. Das Konzept der selbstinduzierten opto-thermomechanischen Kopplung ebnet den Weg für Freiform-Optofluidik-Technologie und Lab-on-a-Chip-Geräte.