可切换式石墨烯基光热电动镊子实现超低功耗微粒操控

研究人员开发了一种基于石墨烯的光热电动镊子(Opto-Thermoelectric Tweezers)，通过调控入射光角度和偏振方向，实现了金纳米颗粒在数十微瓦超低功率下的可切换操控。这项技术为纳米材料组装和生物物理研究提供了新型高效工具。

　　

这项突破性研究展示了二维石墨烯(graphene)在光热电动镊子技术中的独特优势。通过精确调控入射光角度(θ)和偏振方向(φ)，研究人员实现了对石墨烯基底吸收效率的动态调节，进而产生可控的温度梯度场。这种创新方法仅需数十微瓦(μW)的超低功率，就能成功捕获金纳米颗粒(gold nanoparticles)，展现出惊人的能量效率。

石墨烯特有的偏振依赖性响应特性，使其成为构建可切换操控平台的理想材料。当光场参数改变时，系统能实时调整热场分布，实现微粒捕获状态的灵活切换。这项技术为纳米材料(nanomaterial)组装、生物物理研究以及芯片实验室(lab-on-chip)系统的规模化应用开辟了新途径。

研究团队特别强调，这种石墨烯基平台的操作功率比传统技术低数个数量级，大幅降低了实验能耗。示意图清晰展示了光场参数与热场分布的动态耦合机制，为理解超低功率微粒操控提供了直观依据。该成果标志着光学镊子(optical tweezers)技术向着更高效、更节能的方向迈出了重要一步。