Only Perception: 互斥光力：提供「推進」的力量

2009-07-28

互斥光力：提供「推進」的力量

Scientists Discover Light Force with 'Push' Power
http://www.physorg.com/news166711942.html

July 13th, 2009

(PhysOrg.com) -- 耶魯（Yale）大學的一個研究團隊發現一種互斥光力（"repulsive" light force），可用來控制矽微晶片上的元件，這意味著未來的奈米裝置能利用光而非電控制。

這個團隊先前發現一種光的「吸引」力，並證明那如何受到操縱以移動微米與奈米半導體電子系統中的元件 -- 晶片上的微小機械開關。這些科學家現在發現一種互補的互斥力量。自 2005 年以來研究者已將吸引力與互斥力的存在給理論化，不過後者直到現在仍未經證明。這個團隊，由耶魯大學工程與應用科學系副教授 Hong Tang（音譯：唐宏）所領導，在七月 13 日的 Nature Photonics 線上版報告其發現。

"這完成了這幅圖象，" Tang 說。"我們已證明這確實是一種具吸引及排斥成份的雙極性（bipolar）光力。"

Tang 的團隊所發現的吸引與排斥光力，分離自光之輻射壓力（光壓）所創造的力，當光照射在某物體上時，那推進物體。事實上，它們從光行進方向的側邊外推或內拉。

先前，工程師使用他們發現的吸引力將矽晶片上的元件朝某一方向移動，例如拉動奈米級的開關以開啟它，但無法朝相反方向推它。

利用這二種力意味他們現在有完整的控制手段，且能在二種方向上操縱這些元件。"我們已經證明，這些是我們能操縱的可調力量，" Tang 說。

為了要在矽晶片上創造互斥力，或「推」力，該團隊將一束紅外線分成二道分離的光束，並迫使每一種行經不同長度的矽奈米線，稱為波導（waveguide）。結果，這二道光束變得彼此不同相（out of phase），以某種能被控制的強度創造出一種互斥力 -- 二道光束愈不同相，此力也就愈強。

"我們能控制光束如何交互作用，" Mo Li 說，耶魯電機工程系一位博士後研究助理，以及本論文的領導作者。"這在自由空間中是不可能的 -- 只有當光被侷限在奈米波導中，而那在晶片上被放置的如此靠近，才有可能。"

"光力很迷人，因其作用的方式與帶電物體相反，" Wolfram Pernice 說，Tang 小組中的另一位博士後研究者。"相反的電荷彼此相吸，然而，不同相的光束在此例中卻彼此相斥。"

這些光力也許有朝一日能控制電訊裝置，那需要更少的電力但有可能比今日的傳統相似物快上許多，Tang 說。使用光而非電的一項額外優勢是，能在幾乎不干擾訊號的情況下，經由一迴路路由，而且它消除要鋪設大量電線的需求。

※ 相關報導：

＊ Tunable bipolar optical interactions between guided lightwaves
http://dx.doi.org/10.1038/nphoton.2009.116