40多年来，科学家们一直在用光的辐射压来隔空移动和操纵小物体。但直到现在，这种移动一直局限于很小的尺度，通常移动距离只有几百微米，而且大多是在液体中。在新的研究中，科学家已经证明了一项技术，可进行大物光学隔空操作，它用了一种新的光学陷阱（optical trap），可移动100微米尺寸的物体走米级尺度的距离，精度约10微米。

　　研究者中，乌拉得仑·希伟朵乌（Vladlen Shvedov）来自澳大利亚堪培拉澳大利亚国立大学，陶利达（Taurida）来自乌克兰辛菲罗波尔（Simferopol）国立大学，还有合作者，他们已发表了他们的研究，登在最近一期的《物理评论快报》。

　　科学家们解释，移动物体采用光可以做，这要利用大气和其它气体中的光致迁动（photophoresis）效应。当粒子受热不均匀是因为光时，周围气体分子跳开粒子表面会有不同的速度，从而造成一种力作用于粒子，推动它向着一个方向，就是从高照明度到低照明度。

　　在这项新的研究中，科学家们已经改进了通常的光学捕捉系统（optical trapping system），集成了光学漩涡光束（optical vortex beams）与一个炸面圈状的截面，创造出一种光学管道，管道中，明亮的光强度环充当一种防散失的“管壁”，可捕捉吸光粒子，这是在光束的黑暗中心进行的。漩涡光束热力的轴向分量推动粒子沿管道方向移动，一面可移动的镜子可以控制光束方向，瞄准粒子打向一米以外的靶子。

　　研究者们演示了长距离光学操纵，他们使用了两种类型的粒子：碳纳米团，直径100纳米到100微米，以及涂有碳的中空玻璃微球，直径50-100微米。在这两种情况下，碳表面都使物体可良好地吸收光，且具有极低的反射率。实验结果表明，粒子的光致迁动速度——通常是每秒几毫米——的变化取决于粒子的内部结构及相关质量变化。

　　他们有段录像，是实验的慢节奏拍摄，该实验采用漩涡光束传输一个100-μm的粒子，是在150厘米截面的光学管道中进行。

　　“三种截然不同的最新科学技术被结合在一个实验中，”合著者安德烈·路德说，他是澳洲国立大学的，他说，“（这是）使用热力、光致迁动力量来隔空移动粒子，不同于液体中光学镊子的光压力(辐射力)；利用光学漩涡光束与油饼状截面，形成光漩涡管道；使用的吸光粒子导热系数低，如碳纳米粒子团和涂有碳的玻璃微形壳。”

　　研究人员证实，这项技术可使吸光粒子被操纵，精度很高，甚至操纵距离也大。研究人员可将粒子移动到0.5米远的靶子，准确性可达10微米，他们演示使用的颗粒直径在100微米到60之间。

　　“距离越大，所需的激光电源就越大，这就会有更大的危险性，会过热甚至烧毁粒子，”路德说。“所以，距离主要取决于粒子性质。我们使用的粒子，应该不是很难就可移动它们高达10米的距离。”

　　有段录像表明，可以移动粒子，把它固定在任何想要的位置，当然都是在光学管道中的光束轴上。

　　光学操控粒子移动这样的距离，会有几种应用，比如，可无接触运输容器，容器中可装有危险物质或超高纯物质，包括病毒、活细胞和燃气。科学家们证实，这项技术使研究人员能够向相反的方向移动容器，使它们加速，达到每秒几厘米，或者使它们停留在管道中任何一个固定位置。因为这项技术可以广泛应用到各种材料，它也可用于研究空中粒子，比如大气气溶胶，也可仿造等尘埃离子体和星际尘埃，还有其他方面的应用。