物理與光電工程學院余健輝科研團隊在Nature Communications期刊發表光力產生新機制重要研究成果
暨南大學融媒體中心訊 近日，物理與光電工程學院（理工學院）光電工程系余健輝研究員帶領的科研團隊在國際權威學術期刊Nature Communications發表題為“Dynamics of polarization-tuned mirror symmetry breaking in a rotationally symmetric system”的研究成果。該研究發現了一種普遍存在于SO(2)旋轉對稱系統中由線性偏振誘導的新型鏡面對稱性破缺（MSB）機制和側向光力（LOF）。研究人員通過建立雙偶極子理論模型揭示了這種新型MSB機制和LOF的物理起源，并通過具有鏡面對稱的油滴實驗演示線偏振取向對LOF的高效正弦調諧作用。物理與光電工程學院博士研究生張宇（現為佛山大學特聘青年研究員）和李志斌（現為暨南大學博士后）為論文共同第一作者，余健輝研究員為唯一通訊作者。此外，廣東省科技基礎條件平臺中心的車振博士，以及暨南大學的碩士研究生張旺和博士研究生張玉森等人均對該工作作出重要貢獻。
（文章標題頁截圖）
根據諾特定理，當一個非吸收旋轉對稱系統被均勻光波照射時，橫向動量守恒通常通過鏡面對稱來保持。因此，在旋轉對稱系統中打破光散射的鏡面對稱性并僅使用均勻對稱光場產生LOF是具有挑戰性的。
研究團隊展示了一種在SO(2)旋轉對稱系統中普遍存在的動力學作用，機制示意圖如圖1所示。理論結果表明，這種新型MSB機制可以普遍應用于SO(2)旋轉對稱系統，并通過偏振取向進行正弦調控，從而產生垂直于傳播方向的極易調諧和高效的LOF。重要的是，這種MSB機制和LOF僅依賴于入射光偏振和入射角，不需要復雜的結構光、基底和特殊的手性材料。
圖1. SO(2)旋轉對稱系統中偏振誘導MSB產生LOF的原理示意圖
研究人員通過實驗觀察了半漂浮在空氣-水界面上的十二烷油滴的動態作用，證實了LOF對偏振角具有正弦依賴性，并且實現了9.22N/mW/μm?2的LOF效率，比目前相關研究報道的LOF效率至少高出兩個數量級，如圖2所示。
圖2. SO(2)旋轉對稱系統中偏振誘導MSB產生LOF的實驗結果圖
該研究成果僅利用線性偏振誘導SO(2)旋轉對稱系統中的MSB機制和LOF，配置方案簡單高效，為醫學診斷和分析化學領域中液滴（藥物或表面活性劑）的靶向運輸和光學操控開辟了新道路。該研究得到國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃項目等的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49696-x
責編：李偉苗