田 原，郑 瑜，郭光灿，孙方稳

(中国科学技术大学 中国科学院量子信息重点实验室,安徽 合肥 230026)

1 光镊简介

光镊是一种利用聚焦光束捕获微粒的装置，由于光镊具有在操纵目标微粒时不直接接触样品，对样品损伤小等优点，使之成为生物、化学研究领域中操控微粒的重要工具.2018年诺贝尔物理学奖颁发给了光镊的发明者：美国科学家阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)，以表彰其在光镊的发明及其在生物系统的应用所作的贡献.

光镊约束微粒的能力来源于对光动量传递的控制.与光具有动量相关的记录最早可以追溯到17世纪的开普勒对彗星彗尾指向总是背离太阳的观察(图1[1]).然而其理论解释直到19世纪后，通过麦克斯韦方程组从经典电磁波的角度证明光会对反射其的物体施加光压力.虽然光具有动量，但在通常情况下由光动量传递所引起的作用太微弱，难以被直接观察到.直到1901年，列别捷夫利用扭秤装置，第一次在实验上验证了光压的存在并测量了光压力的大小[2].1960年激光的发明拓展了光子的力学相互作用的应用前景.激光的高能量、高定向的特性使得利用光压移动微观粒子成为可能.1970年，通过对激光光束操控微观颗粒运动的研究，Ashkin发现光不仅可以对颗粒施加平行于光传播方向的散射力，还可以施加平行于光强变化梯度方向的梯度力[3].1986年，Ashkin利用1束紧聚焦的光束实现了对颗粒三维方向上的束缚，这种技术被人们称为光镊[4-5].由于光镊对……