光驅(qū)動宏觀物質(zhì)運(yùn)動取得突破性成果或?qū)?yīng)用便攜式醫(yī)療設(shè)備

近日，《Science》（科學(xué)）雜志的子刊《Science Advances》（科學(xué)進(jìn)展）上發(fā)表了一篇論文，科學(xué)家在現(xiàn)實(shí)條件下，實(shí)現(xiàn)了用脈沖激光在純水中驅(qū)動水流持續(xù)高速運(yùn)動。用激光驅(qū)動宏觀物質(zhì)運(yùn)動這是激光自發(fā)明以來首次實(shí)現(xiàn)用極為微弱光子直接能量或動量傳輸作用力提供的宏觀推動力。

這一突破性成果在電子科技大學(xué)、河南工程學(xué)院、美國休斯頓大學(xué)等中外高校組成的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)普通的金納米顆粒非線性光學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于光子能量的微弱性，在光熱效應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的間接推動力對流體屬性有極高的要求，像水這樣的透明液體要求對激發(fā)光吸收極少。

據(jù)論文主要作者王志明解釋，此次實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵其實(shí)還在于 “金納米顆粒微腔”。光聲流體效應(yīng)現(xiàn)象，其實(shí)是光聲效應(yīng)和聲波驅(qū)動效應(yīng)的結(jié)合，玻璃器皿內(nèi)壁激光聚焦處產(chǎn)生了形如火山口并附著有大量金納米顆粒的微腔。金納米顆粒在脈沖激光的照射下會經(jīng)歷快速的、周期性的體積膨脹和收縮，產(chǎn)生超聲波。而在金納米顆粒和腔體的共同作用下，定向的高頻超聲波通過聲波驅(qū)動效應(yīng)，驅(qū)動分散液產(chǎn)生高速流動。王志明還說，一旦微腔形成，將金納米顆粒分散液替換為純水或其他溶液，激光也可驅(qū)動其他液體流動。

此次試驗(yàn)的成功標(biāo)志著光可以驅(qū)動宏觀物質(zhì)的運(yùn)動，這與自然界其他元素不同，激光驅(qū)動流體技術(shù)中光是可控元素，這為微米級別到厘米級別的流體激光控制帶來了可能。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果或?qū)?yīng)用到微流體系統(tǒng)乃至可穿戴便攜式醫(yī)療設(shè)備中。