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光驱宏观材料运动已取得突破性成果或将应用于便携式医疗设备

最近,在《科学》杂志的子刊《科学进展》上发表了一篇论文。科学家已经在现实条件下使用脉冲激光实现了纯净水中水的连续高速运动。用激光驱动宏观物质的运动这是自激光发明以来第一次实现由极弱光子的直接能量或动量传递提供的宏观驱动力。这一突破性成就是由中外电子大学(如中国电子科技大学,河南工程学院和休斯敦大学)组成的联合科研团队在普通的金纳米粒子非线性光学性质实验中发现的。反应产生的间接驱动力对流体性能有极高的要求,而透明的液体(如水)对激发光的吸收很小。该论文的主要作者王志明认为,该实验成功的关键实际上在于“金纳米粒子微腔”。光声流体效应现象实际上是光声效应和声波驱动效应的结合。聚焦在玻璃器皿内​​壁上的激光产生了一个形状类似于陨石坑的微腔,上面附着有大量的金纳米颗粒。金纳米颗粒在脉冲激光的照射下经历快速且周期性的体积膨胀和收缩,从而产生超声波。在金纳米颗粒和腔体的共同作用下,定向高频超声波通过声波驱动效应驱动分散液产生高速流动。王志明还说,一旦形成微腔,用纯水或其他溶液代替金纳米颗粒分散液,激光也可以带动其他液体流动。该实验的成功表明光可以驱动宏观物质的运动。这与自然界中的其他元素不同。在激光驱动的流体技术中,光是可控制的元素,这带来了将流体激光控制从微米级提升到厘米级的可能性。该实验的结果可以应用于微流体系统,甚至可穿戴式便携式医疗设备。