近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)物理學(xué)院丁衛(wèi)強(qiáng)教授課題組在光力與光操控研究中取得重要突破，相關(guān)成果以《動(dòng)量拓?fù)湔T導(dǎo)的光學(xué)牽引力》（Momentum-Topology-Induced Optical Pulling Force）為題發(fā)表在物理學(xué)權(quán)威期刊《物理評(píng)論快報(bào)》（Physical Review Letters124, 143901, 2020）上。

光學(xué)牽引力是光力與光操控領(lǐng)域最近提出的一種新效應(yīng)，其中不僅蘊(yùn)含著豐富的物理內(nèi)涵，同時(shí)還具有廣闊的應(yīng)用前景，因此受到了人們的廣泛關(guān)注。這項(xiàng)研究提出了一種新的光學(xué)牽引力機(jī)制，該機(jī)制是基于對(duì)介質(zhì)體系中光場(chǎng)動(dòng)量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)控，而非對(duì)光場(chǎng)本身的調(diào)控。課題組通過(guò)深入理論研究發(fā)現(xiàn)，光學(xué)牽引力難以產(chǎn)生的物理本質(zhì)在于光場(chǎng)動(dòng)量拓?fù)涞耐姑鏄?gòu)形。如果能構(gòu)造出一種特殊的光學(xué)介質(zhì)，使其中的光場(chǎng)動(dòng)量拓?fù)錇榉闯５陌济嫘螒B(tài)，則光學(xué)牽引力的產(chǎn)生難題便從根本上迎刃而解?；诖耍n題組利用周期光子晶格構(gòu)造出了具有這種特殊性質(zhì)的光學(xué)介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了高效、穩(wěn)定、寬帶的光學(xué)牽引力。該研究成果深化了人們對(duì)光場(chǎng)動(dòng)量本性的認(rèn)識(shí)，為光力和光操控研究打開(kāi)了一扇全新的視角，對(duì)該領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究產(chǎn)生重要影響。

圖.基于動(dòng)量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)調(diào)控的光學(xué)牽引力產(chǎn)生機(jī)制(a,b)，以及在周期光子晶格結(jié)構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)(c)

該成果是丁衛(wèi)強(qiáng)教授課題組繼2018年提出自誘導(dǎo)光牽引效應(yīng)（Physical Review Letters 120, 123901, 2018）以來(lái)，在光力與光操控領(lǐng)域取得的又一重要突破。該課題組將人工微納光子結(jié)構(gòu)與光力光操控兩個(gè)方向深度融合，率先把周期結(jié)構(gòu)中的晶格動(dòng)量引入到光力的產(chǎn)生過(guò)程中，引領(lǐng)了光力與光操控領(lǐng)域的發(fā)展新方向。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)為該論文的第一署名單位，物理學(xué)院博士研究生李航為論文第一作者，物理學(xué)院丁衛(wèi)強(qiáng)教授與新加坡國(guó)立大學(xué)仇成偉教授為論文共同通訊作者。該研究受到國(guó)家自然科學(xué)基金以及哈工大“雙一流”建設(shè)項(xiàng)目的支持。