同济大学：光横向动量与光横向力综述
日前，同济大学物理科学与工程学院王占山教授、程鑫彬教授和施宇智教授团队在光学国际期刊《光学和光子学的进展》（Advances in Optics and Photonics）在线发表题为“Advances in light transverse momenta and optical lateral forces”的特邀综述。该论文首次系统地对光横向动量和横向力进行了总结，按物理机制区分了不同种类的光横向动量，并对光横向力的产生机制进行了详细阐述，如图1所示。 mIEaWE;E"
+{ !t~BW
[attachment=120819] DeQ'U!?+N
图1.光横向动量与横向力不同机制示意图 ]V^.!=gh$
动量是光基本性质之一，包含线性动量和角动量，光与物体之间的动量交换会诱导光力，其最著名的应用便是获得2018年诺贝尔物理学奖的光镊技术。横向动量是一种垂直于光传播方向的动量，由垂直于波矢的角动量和线性动量组成，光与物体之间的横向动量转移是产生横向光力的主要原因。 t0d '>
f?^Oy!1]
在综述中，该团队首先介绍了光动量和光力的理论基础，然后分别介绍了光横向动量和横向光力的重要发展历程，如图2所示。从物理机制上看，光横向动量由横向角动量和横向线性动量组成，横向角动量包括横向自旋角动量和光子skyrmion和meron等，横向线性动量转移包括定向侧向散射、自旋-轨道相互耦合、表面等离极化激元等。 aw%vu
*1S. 9L
[attachment=120820] 42wC ."A
图2.光横向动量和横向光力的发展历程 edk9Qd9
横向自旋角动量和Belinfante自旋动量是引起横向光力的两种机制，近年来受到广泛关注。同时，其他机制，如手性结构、虚坡印廷动量、自旋-轨道耦合等引起的光横向力也有着特殊物理和应用，如分离手性分子等。其他产生横向（光）力的物理效应如热泳效应、气泡诱导力和拓扑光等。 ,h.Jfo54,
UH&1c8y}
该团队在最后展望了光学横向动量和横向力在生物学中的未来应用，如外泌体的双向分选、在线状光场中拉伸和折叠DNA分子、超构机器人运输、手性颗粒分选和螺旋二色性传感等。 / !
^1yTL5#:Vw
香港理工大学刘爱群讲席教授、同济大学王占山教授、新加坡国立大学仇成伟院长讲席教授、同济大学程鑫彬教授为论文通讯作者。同济大学施宇智教授、中国科学院西安光学精密机械研究所徐孝浩副研究员、西班牙马德里材料研究所Manuel Nieto-Vesperinas教授为论文的共同第一作者。其他对论文具有突出贡献的作者还包括清华大学深圳国际研究生院宋清华助理教授、意大利卡拉布里亚大学Gabriella Cipparrone教授、清华大学深圳国际研究生院博士生苏增平、中国科学院西安光学精密机械研究所姚保利研究员。 }6,bq`MN
';| >`<
相关链接：https://doi.org/10.1364/AOP.489300
|
