Lichtdragende fotonenimpuls kan microdeeltjes duwen en trekken door middel van impulsuitwisseling. Dit momentumuitwisselingsproces genereert optische krachten, die ofwel aantrekt (conventioneel optisch pincet), duwt (stralingskracht) of trekt (trekkracht) microdeeltjes. Een nieuwe opkomende onderzoeksinteresse, optische zijdelingse kracht die de optische kracht vertegenwoordigt loodrecht op de voortplantingsrichting van een niet-gradiëntstraal, heeft veel aandacht getrokken. De zijdelingse kracht kan worden gegenereerd met behulp van achirale deeltjes door de omzetting van spin en baanmomentum van een circulair gepolariseerde bundel. Er wordt ook voorspeld dat een chiraal nanodeeltje dat boven een oppervlak is geplaatst, de laterale kracht kan genereren met behulp van een vlakke golfexcitatie. Echter, er zijn weinig demonstraties van de chiraliteitsafhankelijke laterale kracht, en de deeltjes die in de theoretische voorspelling worden gebruikt, zijn 100 nm, wat beperkte toepassingen heeft. Daarnaast, de theorie van optische laterale kracht op grotere deeltjes (grootte ~ golflengte) ontbreekt.

In een nieuw artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , wetenschappers ontwierpen een experiment om de chiraliteitsafhankelijke optische laterale kracht aan te tonen. Ze synthetiseren microdeeltjes met een sterke chiraliteit en drijven ze op het grensvlak van lucht en water. Na belichting met een schuin invallende lineair gepolariseerde bundel, chirale microdeeltjes met verschillende handigheid (links en rechts) zullen in tegengestelde richtingen bewegen. interessant, ze vinden in theorie dat de optische laterale kracht tekens met verschillende lichtpolarisatie en invalshoek kan omkeren, chiraliteitswaarde en deeltjesgrootte. Ze ontwikkelden ook intrigerende modellen in het perspectief van momentumoverdracht om deze optische laterale kracht uit te werken. De gerapporteerde methode en techniek zullen nieuwe wegen openen voor toekomstige directe detectie en sortering van microdeeltjes met onmerkbare chemische verschillen en inspireren tot de verkenning van optische fenomenen met licht-materie-interacties.

De experimentele opstelling is eenvoudig, alleen een s- of p-gepolariseerde laserstraal nodig en focusseren in een elliptische vorm met behulp van twee cilindrische lenzen. De chirale microdeeltjes drijven op het grensvlak van lucht en water in een microwell vervaardigd met behulp van zachte lithografie. Deze configuratie biedt veel mogelijkheden om intrigerende optische fysica te onderzoeken, zoals spin-orbitale interacties, chiraliteitsdetectie, enzovoort.

Deze wetenschappers vatten hun werk samen als:

"We ontwierpen het eerste experiment van chiraliteit ondersteunde optische laterale kracht op Mie chirale deeltjes (grootte ~ golflengte) voor enantioselectieve scheiding. Recente studies over enantioselectieve scheiding en chirale deeltjes richten zich op de zeer grote deeltjes (geometrisch optisch gebied, maat> golflengte) vanwege de limiet van de deeltjessyntheseprocedure en bestaande theorieën. wij demonstreerden, Voor de eerste keer, robuuste bidirectionele sortering van Mie chirale deeltjes, en het eerste voorbeeld van omkeerbare optische laterale krachten, waarvan wij geloven dat het een essentiële aanvulling is op de gemeenschap van optica en optische manipulaties. Onze theorie bestudeert de afhankelijkheid van de omkeerbare optische laterale krachten met deeltjesgrootte, Invalshoek, en polarisatie van licht. Vergeleken met eerdere niet-omgekeerde optische laterale kracht, Mie chirale deeltjes zijn vrij uniek en niet-triviaal, en ze hebben een aantal intrigerende eigenschappen. Ook, we gaan dieper in op de optische laterale kracht vanuit het perspectief van impulsoverdracht, wat een eenvoudige manier is om de optische zijdelingse kracht te manifesteren."

"Onze methode is inzichtelijk en nuttig voor het aantonen van buitengewone krachten, omdat het de optische gradiëntkrachten in conventionele optische pincetten uitsluit. Het helpt om het rijk van optische laterale krachten in zowel theorie als experiment aan te vullen. De gepresenteerde techniek kan worden gebruikt voor contactloze monitoring van de handigheid van de chirale deeltjes die op grote schaal voorkomen in de geneesmiddelenindustrie en biomaterialen zonder testen met chemische of biologische methoden, " Dr. Yuzhi Shi en Prof. Cheng-Wei Qiu voegden toe.