2018诺奖得主亚瑟·阿斯金去世,他发明了“激光镊子”,曾抱怨被诺奖遗忘(2)
2023-05-21 来源:飞速影视
“偷听”来的诺奖灵感
Arthur Ashkin获得诺奖的研究成果,是发现了激光对微观物体的捕捉现象。
并在此基础上发明了“激光镊子”,准确的说,是“光阱”。
激光镊子可以捕捉、移动小至原子,大至细菌微生物的物体,如今广泛运用在物理、生物医学等等广大研究领域。
而Arthur Ashkin的灵感来源,却是一次偶然“偷听”到的对话。
1966年,他作为贝尔实验室激光研究部门的负责人,去凤凰城参加一个科学会议。
在那里,他偶然听到两位研究人员讨论激光的一些奇怪性质:激光束中的尘埃颗粒会来回乱窜 。
这个时候,激光还是一个新东西,6年前才刚被发明出来。
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这两位研究人员认为,造成尘埃位移的原因可能是“光压”。
这里解释一下,光压是指光照射到物体上对物体表面产生的压力,可以通过光的电磁理论或光的量子理论计算大小。
这番讨论引起了Arthur Ashkin的注意,回到实验室后,他做了一系列实验和计算,证明光压并不是引起微粒位移的原因,真正的原因是热辐射。
他用一个及其微小的透明玻璃球做实验。激光的光子通过这个球体,确实能够把它推来推去。
但出乎意料的是,球体却被“吸”在了激光束的中心。
其实这个现象用最简单的动量守恒就能解释:当光子穿过球体并被它偏转时,球体也向相反方向移动。由于光束中心有大量光子,球体因此被驱使着向中心移动。
Ashkin当即意识到,通过两束相互指向的激光束,可以捕捉微小的物体,并操控其移动。1970年,他将这一里程碑式的发现发表在物理学顶级期刊PRL上。
1980年,他又提出了一种利用光学陷阱来测量电子电荷的方法。
之后的1986年、他与贝尔实验室的同事,主要是美籍华人科学家朱棣文,完成了激光镊子的第一次实际应用,实现了对原子的捕获。
随后,Arthur Ashkin又将这个新技术用于生物科学领域。他开始尝试用激光捕获活着的微生物,1987年发表了相关结果。
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