螺旋光熱黏性流動操控微觀粒子實現新突破

一項可能重新定義在黏稠環境中操控微觀粒子的突破性進展，由研究團隊揭示了一種新穎機制，透過螺旋光熱黏性流動產生複雜的旋轉動力學。這項研究發表於《Light: Science & Applications》期刊，首創了一種透過緊密聚焦光束驅動平面外旋轉和持續粒子旋轉的方法。

創新技術：光熱黏性螺旋流

研究團隊利用光熱效應，在黏稠介質中創造出精確控制的螺旋流動。這種方法不同於傳統的粒子操控技術，它不依賴於直接的光學力，而是利用雷射光束產生的局部加熱來改變流體的黏度，進而產生複雜的流動模式。這種光熱黏性效應，能夠在微觀尺度上精確地控制流體，並驅動粒子的旋轉運動。

研究人員發現，透過調整雷射光束的參數，例如功率和聚焦程度，可以精確地控制螺旋流動的速度和方向。這種控制能力使得他們能夠誘導出各種複雜的粒子運動，包括平面外的旋轉和持續的自旋。這項技術為在微流體裝置中操控微觀粒子開闢了新的可能性，並可能在生物醫學和材料科學等領域中得到廣泛應用。

為了驗證他們的理論模型，研究團隊進行了一系列精密的實驗。他們使用微米級的粒子作為探針，觀察它們在螺旋流動中的運動軌跡。實驗結果與理論預測高度吻合，證實了螺旋流動能夠有效地誘導粒子的旋轉。研究人員還發現，粒子的旋轉速度與雷射光束的功率成正比，這進一步驗證了光熱黏性效應在驅動旋轉中的作用。

此外，研究團隊還觀察到，不同尺寸和形狀的粒子在螺旋流動中表現出不同的旋轉動力學。較小的粒子更容易受到流動的影響，而較大的粒子則表現出更穩定的旋轉。這些發現對於理解微觀粒子在複雜流動環境中的行為具有重要意義，並為設計更有效的粒子操控策略提供了新的思路。

這項研究成果在生物醫學和材料科學領域具有廣闊的應用前景。在生物醫學方面，該技術可用於精確操控細胞和生物分子，例如在藥物篩選和診斷應用中。透過控制細胞的旋轉和運動，研究人員可以更深入地了解細胞的行為，並開發出更有效的治療方法。

在材料科學方面，該技術可用於組裝微納米結構，例如製造具有特定光學或電學性質的材料。透過控制粒子的旋轉和排列，研究人員可以精確地控制材料的結構，從而實現對材料性能的精確調控。這項技術有望為開發新一代的材料和器件提供新的途徑。

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原始資料來源: GO-AI-6號機
Date: May 11, 2026