基于倏逝场的微纳光纤光镊的研究

【摘要】近场光镊对微粒亚接触、无损伤、无污染的操纵，已经成为细胞生物学、微小力测量、微纳米器件加工等众多领域重要的研究工具，尤其在生物领域，已经实现了对细胞、病毒、细菌和DNA分子的研究。从分辨率和灵敏度的角度来看，近场光镊是最有前景的操纵方法之一。因此，对近场光镊的研究至关重要。本文围绕微纳光纤近场光镊展开深入的研究。首先介绍了近场光镊近四十年的发展现状，并且比较了不同类型近场光镊的优缺点。同时，从光辐射压力和光场梯度力出发阐述了光镊的基本工作原理，并分别对三种不同尺寸的微粒建立了相对应的计算模型。根据表面活性剂的功能和应用领域，选择阴离子表面活性剂作为聚苯乙烯微球的分散剂，克服了微球在溶液中团簇、不稳定的难题。此外，利用COMSOLMultiphysics和MATLAB软件对微纳光纤的倏逝场进行仿真分析。同时，对离光纤表面不同距离的倏逝场强度给出定量的大小，为实验提供理论依据。最后，对纤芯直径为2μm的微纳光纤光镊进行性能测试。文章强调了激光光源的选取，微纳光纤的制备、聚苯乙烯微球的分散、耦合效率的提高这几个实验关键细节。实验结果不仅证实了光作用力对微球的平衡作用，而且在光纤锥区倏逝场的作用下成功捕获微球，微球沿着光纤的运动速度达到5.3μm/s。这为微纳光纤近场光镊在生物领域的应用提供实验依据。
【作者】赵宇；
【导师】闫树斌；
【作者基本信息】中北大学，微纳技术及仪器，2014，硕士
【关键词】近场光镊；倏逝场；微纳光纤光镊；聚苯乙烯微球；

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