表面等离激元光学旋涡光镊：瑞利颗粒的俘获机制与挑战

"基于表面等离激元光学旋涡光镊的瑞利颗粒的俘获研究，张聿全，施巍，闵长俊" 光学旋涡光镊是一种利用光的轨道角动量对微小粒子进行捕获和操控的技术，近年来在生物医学、纳米科技等领域得到了广泛应用。然而，表面等离激元光学旋涡（SPOV）作为光学旋涡光镊的一种特殊形式，其研究相对较少。SPOV是结合了表面等离激元效应和光学漩涡的新型光场，它能够在金属表面上形成高度局域化的强电场，从而对微纳米尺度的瑞利颗粒产生显著的操控效应。 瑞利颗粒，因其尺寸远小于光波长，通常表现出散射性质而非吸收性质。在SPOV场中，这些微小的颗粒会受到光的辐射压力和散射力的作用。本研究利用Matlab软件进行数值模拟，深入探讨了SPOV在金属表面的电场分布及其对瑞利颗粒的俘获特性。结果表明，散射力是实现颗粒俘获的关键因素，尤其是在SPOV对金属瑞利颗粒的操控过程中，散射力的作用更为突出。 研究还发现，瑞利颗粒的尺寸、光源的特性（如波长、强度）以及环境的介电常数等都会影响粒子的俘获效果。对于介质瑞利颗粒，散射力虽也重要，但俘获条件相对较为宽松。而对于金属瑞利颗粒，由于其更强的散射效应，导致需要更高的阻尼系数才能实现稳定俘获，这无疑增加了实验的挑战性。 此外，文章指出，表面等离激元光学旋涡的俘获机制不仅依赖于散射力，还可能涉及其他力，如热力、黏滞力等。这些复杂的相互作用使得SPOV光镊在微纳粒子操纵领域具有潜在的应用价值，例如在纳米粒子的精确定位、组装、甚至生物分子检测等方面。 该研究深化了我们对SPOV光镊的理解，揭示了其在瑞利颗粒俘获中的独特优势和挑战，为未来开发更高效、精准的微纳米粒子操控技术提供了理论基础和实验指导。关键词：表面等离激元光学漩涡，光镊，瑞利颗粒，散射力，俘获特性。