|
|
Optical binding of polystyrene particles in tractor beam
Damková, Jana ; Chvátal, Lukáš ; Oulehla, Jindřich ; Ježek, Jan ; Brzobohatý, Oto ; Zemánek, Pavel
The motion of a particle illuminated by a laser beam is usually driven by the photon flow due\nto the radiation pressure and therefore for particle trapping, one has to employ gradient forces. But in a tractor beam, objects are illuminated by the uniform light intensity and even so they can be pulled against the beam propagation. There have been developed several techniques how to create such a tractor beam. In our case, the tractor beam is created by two identical Gaussian beams that interfere under the defined angle. It creates the\nstanding wave, where in the transversal plane the particle is trapped by means of the gradient\nforce, but in the total beam propagation direction, the particle manipulation is driven by the non-conservative force. It is remarkable that this force can for the specific combinations of\nparameters pull the micro-particle against the beam propagation. This kind of behavior is\nbecause of the particle scattering where the majority of the incident photons is scattered in the forward direction and, based on the principle of action and reaction, the transfer of\nmomentum leads to a backward movement of the object. The pushing and pulling force is\nsensitive to the polarization of the laser beam, its incident angle and the particle size so this\ntechnique can be used for example for sorting of objects of different sizes.
|
|
|
Od pouhého tlačení po třídění mikročástic a skládání mikrorobotků světlem
Zemánek, Pavel ; Arzola, Alejandro V. ; Brzobohatý, Oto ; Chvátal, Lukáš ; Jákl, Petr ; Kaňka, Jan ; Karásek, Vítězslav ; Šerý, Mojmír ; Šiler, Martin
Již Johannes Kepler při pozorování komet vyvodil, že světlo může působit pozorovatelnou silou na mikročástice. Dnes je toto tlačení objektů světlem využíváno jako levný zdroj pohonu pro sluneční plachetnice. V mikrosvětě je téměř třicet let je znám nástroj zvaný optická pinzeta, který k zachycení a přemístění mikroobjektů využívá silně fokusovaného laserového svazku. Nicméně přitahování objektů světlem směrem ke zdroji záření patřilo dlouhá léta do říše sci-literatury. V posledních letech byla publikována řada teoretickým návrhů, jak tohoto efektu docílit, pouze zlomek z nich byl však demonstrován experimentálně a dva z nich v naší laboratoři. Jedná se o tzv. světelné tažné svazky, které umožňují transport mikroobjektů proti směru proudu fotonů. Podařilo se nám ukázat, že experimentální sestava umožňuje rovněž velmi efektivně separovat desítky mikročástic pouhým ozářením suspenze laserem. Vzájemná interakce mezi více ozářenými částicemi vede k vytvoření vazby mezi nimi, která je zprostředkována rozptýlenými fotony. Tato optická vazba je velmi slabá, ale postačuje k samovolnému vytvoření mikrostruktur z jednotlivých původně volných mikročástic. Vytvořené mikrostruktury se ve světelném poli tažného svazku chovají zcela odlišně jednotlivé volné částice a mohou se i pohybovat opačným směrem. Osvícením suspenze částic vhodně rozloženým světelným polem je pak možné nejen samovolně sestavit mikrostruktury, ale též je cíleně dopravit na určité místo ozářené plochy – a to je již zárodek budoucích mikrorobotků sestavených a poháněných světlem.
|
host ::
RSS.