无透镜的光镊夹登场 将开发新的应用

   传统的光镊夹( optical tweezer)是透过显微物镜将激光高度聚焦，用来捕捉尺寸由数十纳米到数十微米的微小物体。最近美国科学家首度成功地以菲涅耳波带片(Fresnel zone plate, FZP)取代物镜，此举不仅能降低成本，还可发展出更多的应用。相较于采用透镜的系统，FZP设计由于可以将微聚焦组件直接制作在微流系统的腔壁上，这对于室芯片实验(lab-on-a-chip)的发展与应用将有极大的帮助。

   FZP曾与物镜搭配用来移动激光的焦点，这是它第一次被单独用来产生光阱。哈佛大学的Ethan Schonbrun表示，他们舍弃昂贵又占空间的物镜，代之以既小又薄的FZP。FZP的焦距为8 μm，而物镜的焦距约为200 μm，由于FZP能够直接制造在微流通道壁上，因此光阱的位置不会受限于它的工作距离(working distance)。

   FZP是由50 nm厚的金同心圆环构成，制作在玻片上，以便在样品盒的玻璃-水接口间使用。FZP的直径约100 μm，在8 μm的焦距下，有效数值孔径为1.31。Schonbrun解释，金同心圆环组成的波片功能如同圆形绕射光栅，因此可将入射光聚焦。藉由调整金环的相对间距就能改变FZP的焦距。而且使用FZP的光镊夹系统表现不亚于使用物镜组的系统。

   虽然上述系统仍使用物镜仍使用来加载粒子(即将它们推向波片中心)，以及校准光阱的刚度(trap stiffness)，但并未用它来补捉粒子。粒子是由FZP焦点产生的作用力与反作用力所补捉的。

   研究团队的下一个目标是制作波片阵列来补捉更多的粒子，如此一来，借助观察捕获的粒子，就能在空间上拼凑得知微流通道的各种特性如流速、黏滞度(viscosity)与温度等。详见Applied Physics Letters 92, p.071112 (2008)。