黑科技来了，中国科学家创造了一种可拉动宏观物体的牵引光束

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研究人员表明，激光可用于将宏观物体拉向它。为此，他们开发了一种石墨烯-SiO2复合结构，该结构在背对激光的一侧变热。这导致背面的气体分子接收更多能量，将物体推向光源。图片来源：王磊，青岛科技大学。

研究人员已经开发出一种使用激光来拉动宏观物体的方法。虽然以前已经演示过微观光学牵引光束，但这是激光牵引首次用于更大的物体。

光包含能量和动量，可用于各种类型的光学操作，如悬浮和旋转。例如，光镊是常用的科学仪器，它使用激光来固定和操纵原子或细胞（等微小物体。在过去的十年里，科学家们一直在研究一种新型的光学操纵：使用激光来制造一种可以拉动物体的光学牵引光束。

“在以前的研究中，光拉力太小，无法拉动宏观物体，”中国青岛科技大学的研究团队成员王磊说。“通过我们的新方法，光拉力具有更大的振幅。事实上，它比用于驱动太阳帆的光压大三个数量级以上，后者利用光子的动量来施加很小的推动力。

在《光学快报》杂志上，Wang及其同事证明，他们设计的宏观石墨烯-SiO2复合材料物体可用于稀薄气体环境中的激光拉拔。这种类型的环境的压力远低于大气压。

“我们的技术提供了一种非接触式和长距离拉动的方法，这可能对各种科学实验有用，”王说。“我们用来证明这项技术的稀薄气体环境与火星上的稀薄气体环境相似。因此，它有可能有一天在火星上操纵车辆或飞机。 该视频展示了由石墨烯-SiO2复合结构制成的扭转或旋转摆装置。当它被激光照射时，钟摆转向光线。图片来源：王磊，青岛科技大学

创造足够的力

在这项新工作中，研究人员设计了一种专门用于激光拉扯的特殊石墨烯-SiO2复合结构。当用激光照射时，该结构会产生反向温差，这意味着背对激光的一侧会变得更热。

当由石墨烯-SiO2复合结构制成的物体被激光束照射时，其背面的气体分子接收更多的能量并将物体推向光源。将其与稀有气体环境的低气压相结合，使研究人员能够获得足够强的激光拉力来移动宏观物体。

使用由石墨烯 - SiO2复合结构制成的扭转或旋转摆装置，研究人员以肉眼可见的方式展示了激光拉动现象。然后，他们使用传统的重力摆锤来定量测量激光拉力。两个设备都长约五厘米。

重复可调的拉力

“我们发现拉力比轻压大三个数量级以上，”王说。“此外，激光拉力是可重复的，可以通过改变激光功率来调整力。

研究人员警告说，这项工作只是一个概念证明，该技术的许多方面都需要改进才能实用。例如，需要一个系统的理论模型来准确预测给定参数的激光拉力，包括物体的几何形状、激光能量和周围介质。研究人员还希望改进激光拉动策略，使其适用于更广泛的气压范围。

“我们的工作表明，当光线，物体和介质之间的相互作用得到仔细控制时，宏观物体的灵活光处理是可行的，”王说。“它还显示了激光 - 物质相互作用的复杂性，并且许多现象在宏观和微观尺度上都远未被理解。

原标题：《原力黑科技来了！中国科学家创造了一种可牵引宏观物体牵引光束》

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