關於支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和思想的有影響力的故事。
一個研究團隊製造出一種微米級器件，該器件在光的作用力下會發生顯著變形，這項技術可能成為未來光學器件中微型光碟機動開關或濾波器的基礎。
近年來，一些研究小組已經設計出尺寸非常小的新型結構，以至於穿過它們的光的作用力實際上產生了可觀的力。這些器件利用了所謂的梯度光學力，光束可以透過這種力在橫向或垂直於光傳播方向的方向上施加推力或拉力。最近的一個例子是，耶魯大學和西雅圖華盛頓大學的一個團隊在去年發表於《自然》雜誌上的一篇文章中概述的，透過微型橋狀諧振器引導的雷射使橋在幾奈米的範圍內上下振動。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
新的方法，在一篇週日線上發表在《自然》雜誌上的論文中描述，使用一對車輪形狀的環形諧振器，透過間隙分隔開，以實現更大的位移。（該器件的形狀類似於加州理工學院的一個研究小組在7月份描述的器件。）此外，博士後研究員古斯塔沃·維德赫克和他的康奈爾大學奈米光子學小組的同事實現了靜態位移——也就是說，他們能夠彎曲並保持他們的結構在原位，而不是使其來回移動。
康奈爾大學物理學家米哈爾·利普森說，她是該研究的共同作者和奈米光子學小組的負責人。“很多小組開始學習如何使用光來振動結構，”她說。“但我們決定做的不是僅僅振動，而是真正控制結構——彎曲或移動結構——並使其像那樣保持靜態。” 透過環執行低功率雷射，類似於典型的雷射筆發出的光，會產生可調諧的響應——吸引或排斥，取決於波長——這使得環之間的間隙大小改變了多達 20 奈米。（一奈米是十億分之一米。）
利普森說，透過調節雷射的強度，間隙可以開啟或關閉到不同的寬度。“你可以用你擁有的入射功率完全控制彎曲量，”她說。這種受控變形可以用於形成由光而不是電力驅動的微型開關。
唐宏是耶魯大學電氣工程系的助理教授，也是去年在《自然》雜誌上發表的奈米橋論文的合著者，他認為這些器件可能成為可調光學濾波器的基礎。他解釋說，透過使用雷射來誘導改變結構共振的運動，可以控制來自另一個光源（例如，光通訊通道）的光的透過。
唐稱梯度力的新應用“非常創新”。他指出，環形結構，利普森說其設計兼顧了低質量和延展性，比更小的振動梁更大規模地利用了光學力。“有不同的領域應用，並且存在權衡，”唐說。“我們把極限推向了小型化，而他們把極限推向了大的位移。”
“該器件中展示的位移是 20 奈米，這真的很顯著，”唐說。“這對於光學力引起的位移來說確實是一個很大的變化。”