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中国科学院瞬态光学与光子技术国家重点实验室在光子力学光力矩理论研究取得突破

 
　　
         中国科学院西安光学精密机械研究所的瞬态光学与光子技术国家重点实验室携手西班牙国家研究委员会和英国伦敦国王学院，在光子力学光力矩理论研究领域取得了令人瞩目的进展。研究团队不仅预言了光梯度力矩和光旋度力矩的存在，还创新性地提出了横向光力矩的概念，这一成果对于推动光学微操纵、多物理场传感及精密测量等领域的发展具有重要意义。
         光力矩（Optical Torque, OT）作为光子力学/光学微操纵领域的基本概念，与光力（Optical Force, OF）共同构成了光驱动微观粒子动力学运动的两个基本因素。光力矩主要控制微小物体的自转（绕自身质心的旋转），而光力则控制其平动（质心运动）。此次研究，通过对光力矩产生机制的深入探索，研究团队打破了长期以来光力矩仅由光场自旋角动量产生的传统认知，揭示了光力矩的多样性及其潜在应用。
         研究团队基于笛卡尔多极子展开法，建立了新的光力矩理论框架，揭示了光梯度力矩（Tgrad）和光旋度力矩（Tcurl）的存在。这两种新型光力矩分别通过光场的虚螺旋度梯度和动量旋度产生，且与光自旋角动量线性无关，因此能够作用于与自旋角动量正交的方向。这一发现不仅丰富了光力矩的理论体系，还为光力矩的实际应用提供了新的思路和可能性。
         更为重要的是，研究团队在此基础上提出了横向光力矩（LOT）的概念，并展示了在LOT作用下使物体朝垂直于光自旋角动量的方向持续旋转的可能性。这一创新性的概念为光学微操纵技术的发展开辟了新的方向，有望在未来实现更为复杂和精细的微粒操控。