郑州大学单崇新、倪佩楠，长春理工 魏志鹏AS：基于金刚石超构表面的具有增强鲁棒性的光镊技术

本文针对传统光镊系统依赖高数值孔径物镜等大型光学元件、难以小型化的问题，以及传统材料超构表面在高功率激光下因热效应导致性能下降的缺陷，提出了一种基于金刚石超构表面的光镊技术。研究团队利用金刚石超高热导率、低热膨胀系数和高抗激光损伤阈值等特性，设计和制备了具有单焦点和2×2阵列的金刚石超透镜，以及携带不同轨道角动量的金刚石涡旋超构表面。实验表明，该金刚石超构表面光镊系统在-50°C至400°C宽温度范围内以及高功率激光照射下均能保持良好的光学稳定性和结构完整性，成功实现了对二氧化硅微球的稳定二维捕获、精准平移，以及通过角动量传递进行的可控旋转操控（粒子旋转速度可达0.34 rps）。结论认为，该工作通过材料创新解决了传统超构表面光镊的热稳定性瓶颈，为光镊技术提供了兼具高热稳定性、高功率耐受性与小型化特征的实验平台，在微流控芯片、精密纳米操控及极端环境光子学等领域具有广阔应用前景。