结合两项诺贝尔奖获奖技术新型微芯片可高精度测量材料距离

2023年04月03日 11:33:35来源：化工仪器网作者：杨点击：4689

　　【化工仪器网项目成果】光学捕获(Optical trapping)又称光镊(Optical tweezers)是一种新型的光学微操作技术。它将一束光用高数值孔径的物镜聚焦成微米级的光斑形成梯度来实现对微小粒子的捕获和移动。

　　光学频率梳(OFC)是指在频谱上由一系列均匀间隔且具有相干稳定相位关系的频率分量组成的光谱。光学频率梳光梳相当于一个光学频率综合发生器，可将铯原子微波频标与光频标准确而简单的联系起来，为发展高分辨率、高精度、高准确性的频率标准提供了载体。

　　近日，荷兰代尔夫特理工大学的物理学家首次将光学捕获与光学频率梳两项诺贝尔奖获奖技术结合在一起，在微芯片上创立了一项新技术。这种微芯片可以高精度测量材料的距离，例如水下或医学成像。由于该技术使用声音振动而不是光，因此适用于不透明材料中的高精度位置测量。这可能会引领监测地球气候和人类健康的新技术。

　　微芯片主要由一块形状像蹦床的薄陶瓷片组成。这种“蹦床”上有孔，以增强其与激光的相互作用，厚度是头发的千分之一。如果用简单的激光束对准它们，“蹦床”的表面开始剧烈振动。

　　通过测量振动表面反射的激光，研究小组注意到一种梳状的振动模式，这是他们以前没有见过的。他们意识到，蹦床的梳状特征可以作为精确测量距离的标尺。

　　这项新技术可以利用声波测量材料的位置。其特殊之处在于，不需要任何精密硬件，因此易于生产。

　　“只需要插入一个激光器，而不需要其他任何东西——不需要复杂的反馈回路或调整某些参数。这使其成为一种非常简单和低功耗的技术，更容易在微芯片上小型化。”论文通讯作者Richard Norte说，“一旦实现，我们可以把这些微芯片传感器放在任何地方，因为它们体积很小。”Norte表示，“我们制作了一个声学版本的频率梳，由膜中的声音振动代替光。声波频率梳在通过不透明材料时比光波传播得更好。”这项技术可以用于水下精确测量、医学成像和量子技术等。

　　相关论文Mechanical overtone frequency combs于近日发表在国际期刊《自然-通讯》(Nature Communications)

　　参考资料来源：中国科学报

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