線偏振平面光波對(duì)處于硫族化物襯底上方微粒的可調(diào)諧捕獲和篩選的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種線偏振平面光波對(duì)處于硫族化物襯底上方微粒的可調(diào)諧捕獲和篩選的方法，可應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)及納米操控等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)微小物體的光學(xué)捕獲和篩選一直是光學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。光學(xué)梯度力在各種光學(xué)捕獲技術(shù)中扮演著重要的角色，例如通過光學(xué)梯度力實(shí)現(xiàn)的光鑷和光學(xué)捆綁等。然而，光學(xué)梯度力具有產(chǎn)生設(shè)備復(fù)雜、不可調(diào)諧和難以捕獲和篩選納米尺寸分子等缺點(diǎn)。2008年，Ward, T.J.等提出通過圓偏振光產(chǎn)生的光學(xué)梯度力可以捕獲和分離具有納米尺寸的手性分子。但是，圓偏振入射光仍然需要使用復(fù)雜的設(shè)備來產(chǎn)生，不利于系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用；且其捕獲和分離的納米尺寸分子必需具有手性結(jié)構(gòu)，因此限制了其作用對(duì)象的范圍。所以，本發(fā)明提出在位于硫族化物襯底平板上方的微粒表面覆蓋納米尺寸分子，使其在線偏振平面光波照射下在微粒周圍產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；然后，利用硫族化物晶格結(jié)構(gòu)隨外加光場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度場(chǎng)、和壓力場(chǎng)改變而變化的特性，調(diào)諧硫族化物襯底平板上方微粒受到的非梯度光學(xué)力大小和方向，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)附著在微粒表面的納米尺寸分子的捕獲和篩選，其中納米尺寸分子可以為非手性結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服了利用梯度光學(xué)力捕獲和篩選納米尺寸分子這一傳統(tǒng)方法中所具有的入射光源復(fù)雜(即入射光必需為圓偏振或橢圓偏振)、篩選對(duì)象局限(即納米尺寸分子必需具有手性結(jié)構(gòu))、由圓偏振或橢圓偏振光產(chǎn)生的梯度光學(xué)力不可調(diào)諧、以及難以捕獲納米尺寸非手性分子等不足，而提供一種具有系統(tǒng)簡單、操作方便、超靈敏、超快速、主動(dòng)調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)的由線偏振平面光波產(chǎn)生的非梯度光學(xué)力捕獲和篩選位于硫族化物襯底平板上方的非手性納米尺寸分子的方法，可用于生物，醫(yī)學(xué)以及納米操控等領(lǐng)域。
[0004]本發(fā)明解決問題采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種線偏振平面光波對(duì)處于硫族化物襯底上方微粒的可調(diào)諧捕獲和篩選的方法，將微粒置于硫族化物襯底平板上方，該硫族化物襯底平板破壞了微粒周圍的玻印亭矢量對(duì)稱分布，使微粒上的總玻印亭矢量不為零，產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；通過改變硫族化物襯底平板的硫族化物晶格結(jié)構(gòu)，改變微粒上的總玻印亭矢量分布，進(jìn)而改變總玻印亭矢量作用在微粒上的非梯度光學(xué)力的方向和大小，來調(diào)控微粒在入射光場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而對(duì)附著在微粒表面的納米尺寸分子進(jìn)行可調(diào)諧捕獲和篩選，其中，微粒置于硫族化物襯底平板上方，微粒材料可以是介質(zhì)或金屬，硫族化物襯底的長、寬、高在10納米到10米，微粒與硫族化物襯底平板表面的距離為I (1>0);微粒的外形可以是球體、圓柱體、圓錐體等曲面幾何體或棱柱體、正方體、長方體等多面體，體積在I立方納米至1000立方微米。
[0006]根據(jù)權(quán)利要求1所述的入射光，入射光為線偏振平面波；入射光方向平行于硫族化物襯底平板，頻率范圍為0.3微米?20微米，功率范圍為0.1mff/ μ m2?1mW/ μ m 2。
[0007]所述的入射光的光源采用波長可調(diào)諧激光器、半導(dǎo)體連續(xù)或準(zhǔn)連續(xù)激光、或者發(fā)光二極管。
[0008]所述的表面附有納米尺寸分子的微粒，微粒材料可以是金屬或介質(zhì)，其中，金屬可以是Al、Ag、Au、Cu、N1、Pt等，介質(zhì)可以是半導(dǎo)體材料如S1、Si02、GaAs、InP、Al2O3等或聚合物。
[0009]所述的硫族化物襯底平板，硫族化物可以是GeTe，Ge2Sb2Te5, Ge1Sb2Te4, Ge2Sb2Te4,Ge3Sb4Te8, Ge15Sb85, Ag5In6Sb59Te300
[0010]所述的表面附有納米尺寸分子的微粒，納米尺寸分子可以具有非手性結(jié)構(gòu)或手性結(jié)構(gòu)，如抗原，抗體，酶，激素，胺類，肽類，氨基酸，維生素等。
[0011 ] 所述的硫族化物襯底平板，硫族化物通過材料生長工藝實(shí)現(xiàn)，包括磁控濺射、電子束蒸發(fā)、金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀、氣相外延生長、分子束外延等。
[0012]所述的硫族化物襯底平板，可以通過光照、通電、加熱和加壓等方式改變硫族化物的晶格結(jié)構(gòu)。
[0013]本發(fā)明系統(tǒng)由光源、顯微鏡和光學(xué)力顯示器構(gòu)成。測(cè)試前先將硫族化物襯底平板置于裝有水或油的樣品池底部，然后將表面附有納米尺寸分子的微粒置于裝有水或油的樣品池中，同時(shí)置于硫族化物襯底平板上方，線偏振平面波光源從樣品池的側(cè)壁進(jìn)入，照射微粒，由于硫族化物襯底平板破壞了微粒周圍的玻印亭矢量對(duì)稱分布，使微粒上的總玻印亭矢量不為零，產(chǎn)生非梯度光學(xué)力；通過改變硫族化物的晶格結(jié)構(gòu)，改變硫族化物襯底平板上方微粒表面的總玻印亭矢量分布，進(jìn)而改變總玻印亭矢量作用在微粒上的非梯度光學(xué)力的方向和大小，來調(diào)控微粒在入射光場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而對(duì)附著在微粒表面的納米尺寸分子進(jìn)行可調(diào)諧捕獲和篩選。顯微鏡可以用來觀測(cè)表面附有納米尺寸分子的微粒在入射光作用下所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)軌跡。所述顯微鏡可以采用普通熒光垂直或正置顯微鏡。
[0014]所述系統(tǒng)可以通過簡單的線偏振平面光波實(shí)現(xiàn)對(duì)具有納米尺寸非手性結(jié)構(gòu)物體的可調(diào)諧捕獲和篩選?？朔死锰荻裙鈱W(xué)力捕獲和篩選納米尺寸分子這一傳統(tǒng)方法中所具有的入射光源復(fù)雜(即入射光必須為圓偏振或橢圓偏振)、篩選對(duì)象局限(即納米尺寸分子必須具有手性)、由圓偏振或橢圓偏振光產(chǎn)生的梯度光學(xué)力不可調(diào)諧、以及難以捕獲納米尺寸分子等問題，具有系統(tǒng)簡單、操作方便、超靈敏、超快速、主動(dòng)調(diào)諧等優(yōu)點(diǎn)，可用于生物，醫(yī)學(xué)以及納米操控等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0015]圖1為表面附有納米尺寸分子的微粒示意圖。
[0016]圖2為由線偏振光產(chǎn)生的非梯度光學(xué)力捕獲和篩選處于硫族化物襯底平板上方的表面附有納米尺寸分子的微粒的過程示意圖。
[0017]圖3為由線偏振光產(chǎn)生的非梯度光學(xué)力捕獲和篩選處于硫族化物襯底平板上方的表面附有納米尺寸分子的微粒的測(cè)試系統(tǒng)示意圖。
[0018]圖中:1微粒，2納米尺寸分子，3硫族化物襯底平板，4光源，5顯微鏡，6光學(xué)力顯示器，7樣品池，8控溫器，9 CXD攝像機(jī)，10監(jiān)視器，11計(jì)算機(jī)，12錄像機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使得本發(fā)明的技