（光學專業(yè)論文）光鑷技術(shù)在液相體系微區(qū)特性參數(shù)測量中的應用.pdf

中國科學技術(shù)大學碩士學位論文摘要 摘要 隨著科技的進步，人們對物質(zhì)特性的認識日益向微小尺度深入，因此，微 區(qū)物性的測量越來越受到人們的重視。本論文的中心之一就是利用光鑷微操作 技術(shù)研究微區(qū)物性，特別是微區(qū)溫度的測量。溫度不僅是重要的物理量，也是 國際單位制中七個基本量之一。在自然界中任何物體的物理和化學性質(zhì)都與溫 度有著密切的關(guān)系。比如在光鑷微( 微米尺度) 操作系統(tǒng)中，需要了解被操作對 象所處環(huán)境溫度變化的情況，從而可以更好的了解和控制被操作對象的行為。 本文的工作之一就是建立利用光鑷技術(shù)測量液相微區(qū)溫度的方法。溫度的 測量都是利用物質(zhì)某些性質(zhì)隨溫度變化的特性，而所建立的新方法是通過直接 測量被探測體系微區(qū)內(nèi)微粒的布朗運動來確定該微區(qū)的溫度。由于用作測溫 “探頭”的微粒的尺寸是微米量級的，解決了微區(qū)溫度測量中微小探測頭難以 制各的困難；與此同時，利用光鑷技術(shù)可操控及移動微小粒子至任意確定空間 位置的特點，可實現(xiàn)精確定位的溫度測量，滿足了對液相微區(qū)溫度測量的實際 需求。論文闡述了該方法的原理，從實驗上論證了方法的可行性，并對方法的 精度和進一步發(fā)展進行了討論。 本論文進而利用所發(fā)展的新方法，從實驗上研究了光鑷應用中一直困擾人 們的光鑷光束的熱效應問題，首次從實驗上確證了光鑷加熱效應，并對光鑷關(guān) 閉后此熱效應耗散過程進行了初步研究，由此推斷得到光鑷引起的小球溫升， 與先前的理論估測一致。所發(fā)展的方法將為針對具體研究對象選擇合適的光鑷 參數(shù)( 波長、強度) 提供可靠的實驗依據(jù)。我們還運用光鑷技術(shù)研究了混合液體 黏滯系數(shù)的組分依賴關(guān)系，這種非接觸式的測量技術(shù)是采用微容量樣品池進行 的，所以大大降低了對樣品的需求量；此外，所用樣品池可以是密閉式的，使 得該方法特別適用于對易揮發(fā)液體及其混合溶液的黏度測量。 本論文的另一項工作是“便攜式分子馬達生物傳感超靈敏檢測儀”的研 制。面臨當前世界性疾病對人類健康、社會穩(wěn)定帶來危害的嚴峻問題，尋求一 種能對疾病做到早期的快速、靈敏且可靠診斷的新技術(shù)、新方法，開發(fā)出超靈 敏的測定技術(shù)和便利的檢測儀器具有重要的現(xiàn)實意義。本工作是基于合作方( 中 科院生物物理所的樂加昌老師研究小組) 在a t p 合酶旋轉(zhuǎn)分子馬達與免疫識別 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文摘要 技術(shù)上的研究成果提出的。我們從物理和技術(shù)的角度討論了相關(guān)檢測分析方法 和技術(shù)，提出了配套的檢測裝置的設(shè)計方案，完成了原理性裝置的搭建和驗證 工作，以及樣機的設(shè)計、研制及測試工作。結(jié)果顯示，樣機已具備觀測和處理 生物樣品的熒光圖像等最基本的功能。論文還給出了進步完善儀器性能的改 進意見。以上工作進展，為達成最終的研制目標，成就造福人類的美好愿望， 奠定了工作基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：光鑷，溫度，黏度，布朗運動，生物傳感器，檢測儀 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文 摘要 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ep r o g r e s s i n go fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，t h eu n d e r s t a n d i n go ft h e m a t t e rc h a r a c t e r i s t i c si ss p r e a d i n gt om i c r os c a l e s ot h em e a s u r e m e n to ft h em a t t e r p r o p e r t i e si na w a n t e dm i c r o - a r e ab e c o m e sm u c hm o r ei m p o r t a n tt h a nb e f o r e o n eo f t h em a i nw o r k si nt h i st h e s i si st od e v e l o pan e wm e t h o db a s e do no p t i c a lt w e e z e r sf o r s t u d y i n g t h ep h y s i c a lc h a r a c t e r si n m i c r o a r e a ，e s p e c i a l l yt h et e m p e r a t u r e t h e t e m p e r a t u r ei sn o to n l ya l li m p o r t a n tp h y s i c a lq u a n t i t y , b u ta l s oo n eo ft h es e v e n f u n d a m e n t a lq u a n t i t i e si nt h ei n t e r n a t i o n a ls y s t e mo fu n i t s t h ep h y s i c a la n d c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fa l lo b j e c t si nn a t u r ea r et e m p e r a t u r ed e p e n d e n t w h e nt h e m i c r os c a l em a t t e ri ss t u d i e ds u c ha si nt h ec a s eo fo p t i c a lt w e e z e r sa p p l i c a t i o n ，i n o r d e rt ou n d e r s t a n db e t t e rt h eb e h a v i o ro ft h et r a p p e do b je c t ，i ti sn e c e s s a r yt ok n o w t h el o c a lt e m p e r a t u r ef i e l dw i t hh i g hs p a c er e s o l u t i o n ，t h a ti s ，t h em e a s u r e m e n ti n m i c r oa r e ai sn e e d e d i n t h i sw o r kan e wm e t h o do fm e a s u r i n gt h et e m p e r a t u r ea taw a n t e dm i c r o - a r e ai nl i q u i d b yu s i n gt h et e c h n o l o g yo fo p t i c a l t w e e z e r si s d e v e l o p e d a l lm e t h o d so fm e a s u r i n g t h e t e m p e r a t u r ea r eb a s e do nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et e m p e r a t u r ea n ds o m ep r o p e r t y o ft h e m a t t e r t h em e t h o dh e r ei sd i r e c t l yb a s e do nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et e m p e r a t u r ea n dt h e b r o w n i a nm o t i o no fap a r t i c l es u s p e n d i n gi nt h el i q u i d h e r et h eb r o w n i a np a r t i c l e s e r v e sa st h et e m p e r a t u r es e n s o r ，o fw h i c ht h es i z ei su s u a l l ya r o u n dm i c r o n ，m u c h s m a l l e rt h a nt h es i z eo ft h eo r d i n a r ys e n s o r t h i sf a c te n a b l e st h et e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n tw i t hh i g hs p a c er e s o l u t i o n a tt h es a m et i m e ，t h ef e a t u r eo ft h eo p t i c a l t w e e z e r s ，t h a ti t i se a s yt oc o n t r o lt h ed e t e c t o ri nag i v e ns m a l la r e ao ft h el i q u i d ，m a k et h e d e t e c t i o na ta n yw a n t e dm i c r oa r e ap o s s i b l y b a s e do nt h ea b o v ew o r k ，w es t u d i e dt h ec h a n g i n go ft e m p e r a t u r ec a u s e db yo p t i c a l t w e e z e r si nam i c r o m e t e r - s i z er e g i o n t h em e a s u r e dt e m p e r a t u r er i s i n gc a u s e db yt r a p p i n gb e a mi s c o n s i s t e n tw i t ht h et h e o r e t i c a lv a l u ee s t i m a t e db e f o r e t h i sk i n do fm e a s u r e m e n tw i l lc e r t a i n l y g i v eac r i t e r i o nf o rc h o o s i n gp r o p e rp a r a m e t e r so f t h es y s t e mi nd i f f e r e n tc a s e ，s u c ha st h e w a v el e n g t ho rt h ei n t e n s i t yo ft h el a s e r i na d d i t i o n ，w es t u d i e dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ev i s c o s i t ya n dt h ec o n c e n t r a t i o no fs o l u t i o n sb yo p t i c a lt w e e z e r st o o t h e a m o u n to fs a m p l en e e d e di nt h i sm e a s u r e m e n ti sm u c hl e s st h 衄t h a ti no t h e rm e t h o d s i na d d i t i o n ，d u et ot h en o n c o n t a c tf e a t u r eo ft h eo p t i c a lm a n i p u l a t i o nt h es a m p l ec e l l u s e dh e r ec o u l db eas e a l i n go n e ，w h i c hm a k e si te a s yt om e a s u r et h ev o l a t i l el i q u i do r i t i 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文 摘要 i t ss o l u t i o n s a n o t h e rw o r ki n t h i st h e s i si st od e v e l o pan e wk i n do fp o r t a b l es e n s i t i v e e q u i p m e n tu s e df o rd e t e c t i n gv i r u s t h i sw o r ki s b a s e do nt h er e s u l ta b o u tf o f t a t p a s eb i o s e n s o ro ft h em r y u ea n dh i st e a mi ni n s t i t u t eo fb i o p h y s i c so fc h i n e s e a c a d e m yo fs c i e n c e s w ed i s c u s s e dh e r et h ed e s i g n i n g ，b u i l d i n ga n dt e s t i n go ft h e e q u i p m e n tp r o t o t y p e t h et e s t i n gr e s u l t si n d i c a t et h a tt h eb u i l tp r o t o t y p ep o s s e s s e s e l e m e n t a r yf u n c t i o n s a n dp r o p o s a l st oi m p r o v et h ee q u i p m e n tp e r f o r m a n c ea r ea l s o s u g g e s t e d k e yw o r d ：o p t i c a lt w e e z e r s ；t e m p e r a t u r e ；v i s c o s i t y ；b r o w n i a nm o t i o n ；b i o s e n s o r ； d e t e c t i o ne q u i p m e n t ； i v 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文緒論 第一章緒論 1 1 引言：從光壓到光鑷 光的本質(zhì)是電磁波，它既具能量也有動量。當光與物質(zhì)發(fā)生相互作用，如 被物體吸收、反射、折射時，將把它的動量傳給物體，對物體產(chǎn)生力的作用， 從而表現(xiàn)出了光的力學特性。這種由于動量的傳遞，使被照射物體在單位面積 上受到的光的作用力，即光壓。由此可見，光與物質(zhì)的相互作用不僅能產(chǎn)生熱 效應，光化學效應，還會產(chǎn)生力學效應。 早在1 9 0 1 年，列別捷夫首先在實驗上觀察到了光壓現(xiàn)象。1 9 0 9 年，德拜 在他的關(guān)于輻射壓力的博士論文中首先建議用輻射壓力來抵消重力，但由于普 通光源所產(chǎn)生的輻射壓力極其微弱，故無法實現(xiàn)。直至1 9 6 0 年激光的出現(xiàn)，為 光懸浮的實現(xiàn)提供了實驗條件。1 9 6 8 年，蘇聯(lián)光譜學家l e t o k h o v 就首先提出利 用光的力學效應來限制原子的思想【lj ，光學勢阱概念便隨之問世了。7 0 年代初 期，美國貝爾( b e l l ) 實驗室的a a s h k i n 首次利用激光產(chǎn)生的輻射壓力對自由 懸浮在液體中的粒子成功地進行了加速實驗，從實驗上觀察到了激光的輻射壓 力【2 3 】：此后，他們又發(fā)現(xiàn)微粒會在橫向被吸入光束( 微粒的折射率大于周圍介質(zhì) 的折射率) ；在這些研究工作的基礎(chǔ)上，a a s h k i n 等人又提出了利用光壓操縱微 粒的思想，建議用兩束相向照射的激光束形成的駐波阱來俘獲較大的粒子，并 實現(xiàn)了對水溶液中折射率比水大的小球的成功捕獲【4 】，建立了利用光壓操縱微 粒的工具，從而揭開了輻射壓力科學應用的篇章。隨后，他又提出單束漂浮勢 阱( 1 e v i t a t i o n ) 的設(shè)想，并通過成功地懸浮起一個直徑為2 0 t m 的透明玻璃小球 【5 ，6 j 。但這兩種方法都存在結(jié)構(gòu)復雜、應用不便的缺點。1 9 7 8 年，a a s h k i n 再次 提出了另一種單光束勢阱的設(shè)想【7 8 j ，即通過顯微物鏡對激光的強聚焦，利用 “梯度力”形成一個三維空間穩(wěn)定的光陷阱，并于1 9 8 6 年，用此方法實現(xiàn)了對 半徑在1 0 , - 一2 5 9 m 之間的粒子穩(wěn)定地俘獲1 9 j ，即當單獨一束高會聚激光照射到微 小粒子上的時候，光場和粒子的相互作用可以形成穩(wěn)定的三維光學勢阱，它可 以吸引微粒并把它局限在焦點附近，利用這一原理操控微小粒子的裝置就被形 象地稱為光鑷( 或光阱) 2 , 9 , 1 0 】。由于光鑷是用一束光形成的梯度力勢阱來操控 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文緒論 粒子的，因此光鑷的正式名稱為“單光束梯度力勢阱” ( s i n g l e b e a mo p t i c a l g r a d i e n tf o r c et r a p ) 。對光輻射壓力多年的探索與研究，為“光鑷”技術(shù)的研 究與應用奠定了扎實的基礎(chǔ)。 1 2 光鑷技術(shù)的應用和進展 迄今為止，光輻射壓力已得到了比較廣泛的研究與應用，尤其是在此基礎(chǔ) 上發(fā)展起來的光鑷技術(shù)。 光鑷最突出的特點在于它可以對微小粒子進行非機械接觸式的捕獲和操縱 【9 】。這種非接觸性的操控方式使人們可以在不影響粒子本身性質(zhì)和周圍環(huán)境的 情況下操控和觀察粒子，并對粒子的性質(zhì)以及它與周圍環(huán)境的相互作用進行研 究。光鑷的另一基本功能是作為微小力的傳感器或探針?；谄渖鲜霆毺毓δ?光鑷技術(shù)已被廣泛應用于生物學，物理學和化學等涉及微小粒子的研究領(lǐng)域和 技術(shù)部門，成為研究各種凝聚態(tài)物質(zhì)微粒物性的特有工具。 直接捕獲液體、膠體或空氣中的粒子，生物活細胞、細菌、病毒，甚或單 個分子、原子等，并進行精細地操作與控制，是光鑷技術(shù)最簡單的應用。例如 利用光鑷捕獲選定的生物細胞等微小粒子，操控它們使之相對于其它微粒運 動、實現(xiàn)微小粒子的精細分類1 1 1 , 1 2 1 。光鑷的這種操控微粒的功能又被用來使粒 子按人們的需要排布成特定結(jié)構(gòu)的聚集體【l3 l ，這種微粒人工排布技術(shù)為將來的 納米器件組裝提供了新的手段。人們還利用光鑷操控兩個或多個微粒，研究它 們之間【1 4 - 2 s 以及與其它物體表面間的相互作用 2 6 , 2 7 】。另一方面，光鑷作為微小 力的探針，已被用來測量細胞，生物大分子及其它微小的宏觀微粒的彈性，剛 性等各種靜態(tài)力學性質(zhì)，以及這些微粒在各種物理，化學和生物過程中的動態(tài) 力學行為。一個突出的例子就是利用光鑷對生物分子馬達在生化過程中產(chǎn)生的 力和運動過程的研究2 8 , 2 9 】，為揭開生命運動本原之謎提供了實驗基礎(chǔ)。微納米 粒子的操控是對它們的個體行為進行細致研究的首要條件，除了利用光鑷本身 測力的功能研究對象的力學特性外，光鑷還與其它探測手段相結(jié)合，來獲得被 控制在一定外晃條件下的微粒的各種信息，諸如光譜特性，以深入理解微粒與 其它物體相互作用過程的微觀機制。此外，“光鑷”還可和其他的激光工具相 結(jié)合，最重要的例子當數(shù)光鑷與光刀結(jié)合在一起的全光學微加工機器，這種光 學夾具和刀具組成的機器是對微小粒子進行各種顯微加工的特有手段，已用于 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文緒論 選擇性的細胞融合，單條染色體分選，染色體切割和片斷回收等顯微加工【2 卜 2 9 q o 。3 2 1 ?；诠忤嚰夹g(shù)及其與其它實驗手段的結(jié)合，對微小凝聚態(tài)粒子的研究 已經(jīng)擴展到非線性光電效應【3 3 1 、球狀凝聚物散射、折射率測量，微小液滴的拉 曼( r a m a n ) 光譜等研究方面。例如用光鑷移動微膠囊，然后在指定位置上開 孔引出膠囊內(nèi)的物質(zhì)使之進行化學反應，同時進行實時光譜分析，跟蹤觀察化 學反應的過程，使常規(guī)操作機械無法完成的微觀精密化學實驗得以實現(xiàn)。 與此同時，以上這些光鑷的應用研究領(lǐng)域也對光鑷本身提出了新的要求， 促進了光鑷技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展。在生物大分子的操控和研究上，發(fā)展了通過操 控作為中介手柄的微米小球來實現(xiàn)對黏附于其上的更小的微粒實現(xiàn)操控的間接 操控技術(shù)，使光鑷的應用深入到了分子層次，實現(xiàn)了對分子動力原蛋白、血影 以及細胞骨架等大分子的研究【3 4 - 4 2 1 。出現(xiàn)了可有效提高捕獲力的環(huán)形光光鑷 【4 3 】；以一定頻率開關(guān)的閃頻光鑷【2 6 , 2 7 】；可以限制粒子在激光束掃描軌跡上運動 的掃描光鑷4 4 】；可以同時獨立操控兩個或者多個粒子的雙光鑷4 5 1 和多光鑷；可 以實現(xiàn)納米精度位移測量和皮牛力監(jiān)測的納米光鑷技術(shù)【4 6 卻】：以及拉蓋爾一高斯 ( l g ) 1 5 0 1 光束形成的可以轉(zhuǎn)動被捕獲粒子【5 1 1 ，并可以操控低折射率小球和金 屬微?！?3 j 的光鑷等等新的光鑷技術(shù)。這些新的光鑷技術(shù)的出現(xiàn)使得光鑷可以應 用于更多的研究領(lǐng)域，推動微米級物質(zhì)研究的深入發(fā)展。 光鑷技術(shù)是一項正在蓬勃發(fā)展的新技術(shù)，為滿足應用提出的需求，發(fā)展新 的技術(shù)和方法仍將是今后光鑷技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。本論文就是圍繞這一 方向開展研究的。 1 3 本文主要內(nèi)容 本文主要圍繞“光鑷技術(shù)在液相體系微區(qū)特性參數(shù)測量中的應用”這一課 題展開研究，提出一種利用光鑷技術(shù)測量液相微區(qū)溫度的新方法。此外，還介 紹了在已有生物學研究的基礎(chǔ)上，研制“便攜式分子馬達生物傳感超靈敏檢測 儀”已取得的工作進展。 由于論文的主要工作是圍繞光鑷技術(shù)在液相體系微區(qū)特性參數(shù)測量中的應 用開展的，因此在介紹我們的研究工作之前，首先在第二章中介紹了作為本研 究主要工具的光鑷的原理。 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文 緒論 第三、四章為我們的主要研究工作。 隨著科技的進步，人們對物質(zhì)運動特性的認識日益向微小尺度深入，很多 相互作用局限在很小的空間區(qū)域，導致體系局部狀態(tài)和物性，如黏度，溫度等 的變化，因而需要對體系微區(qū)特性進行細致的測量，為深入理解相互作用的規(guī) 律提供實驗依據(jù)。作為體系狀態(tài)的重要參數(shù)的溫度，也與相互作用的特點和過 程密切相關(guān)，微區(qū)溫度的測量也因此越來越受到人們的重視。已有的測量體系 內(nèi)部微區(qū)溫度方法還存在很大因難。 在第三章中，我們針對以上的實際需要和存在的困難，提出了“利用光鑷 技術(shù)測量液相微區(qū)溫度”的方法，具體論述和介紹了測量原理，方法和實驗裝 置、并通過實驗論證了所提出的方法的可行性。在該節(jié)的最后對這新方法的測 量精度進行了分析討論，對該方法的進一步完善和發(fā)展作了評述。并利用所發(fā) 展的微區(qū)溫度測量方法，從實驗上研究了光鑷應用中一直困擾人們的光鑷光束 熱效應問題，也即光鑷光束本身對粒子以及它周圍的環(huán)境的加熱效應。該研究 首次從實驗上論證了已有的對于光鑷引起的溫度變化的理論估測，得到的結(jié)果 與先前理論的估測基本一致。此外，還運用光鑷技術(shù)研究了混合液體黏滯系數(shù) 的組分依賴關(guān)系，擴展了方法的適用范圍。 疾病的快速、早期診斷對于挽救生命、防止傳染病的暴發(fā)和改善人類健康 具有重要意義。而在疾病初期，血液和體液中所含的與疾病相關(guān)的標志性分子 的量很低，以致當前國內(nèi)外已發(fā)展的眾多診斷各種疾病的早期檢測技術(shù)、方 法，尚難以完全做到對疾病早期、靈敏且簡便但可靠地測定，滿足早期診斷的 要求。論文的最后一章介紹我們?yōu)榻鉀Q這一問題，與中科院生物物理所的樂加 昌老師研究小組合作，在他們旋轉(zhuǎn)分子馬達生物傳感器的研究基礎(chǔ)上，開發(fā) “便攜式分子馬達生物傳感超靈敏檢測儀”的研究結(jié)果。論文在對研究工作的 背景知識一生物領(lǐng)域f o f 一a t p a s e 分子馬達的結(jié)構(gòu)、特性以及已有的研究成果做 了簡要介紹后，具體地從物理和技術(shù)的角度討論了檢測儀的設(shè)計目標、物理設(shè) 計、方案的實驗研究、以及檢測儀樣機研制的初步結(jié)果。該研究為儀器的進一 步改進與完善、最終目標的完成，奠定了基礎(chǔ)。 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文緒論 本章參考文獻 1 v s l e t o k o v ，p i s m uz h e k s p t e o r f i z ，t ，3 4 8 ( 19 6 8 ) ( t e t p 1 e t t t ，2 7 2 ( 19 6 9 ) ) 2 a a s h k i n a c c e l e r a t i o na n dt r a p p i n go fp a r t i c l e sb yr a d i a t i o np r e s s u r e j 】p h y s r e v 1 e t t ， 19 7 0 ，2 4 ( 4 ) ：15 6 一l5 9 3 a a s h k i n t h ep r e s s u r eo f l a s e rl i g h t s c i j a m 1 9 7 2 2 2 6 ( 5 ) ：6 3 7 1 4 a a s h k i n p h y r e x 1 e t t j ，1 9 7 0 ，2 5 ：1 3 2 1 5 a a s h k i na n dj m d z i e d z i c o p t i c a ll e v i t a t i o nb yr a d i a t i o np r e s s u r e 【j a p p l p h y s 1 e t t ， 1 9 7 1 ，1 9 ( 6 ) ：2 8 3 - 2 8 5 6 g r o o s e n ，c i m b e r t t h et e m 。0 1m o d e ll a s e rb e a mj ap o w e rt o o lf o ro p t i c a ll e v i t a t i o no f v a r i o u st y p e so f s p h e r e j ，o p t c o m m w n 1 9 7 8 ，2 6 ( 3 ) ：4 3 2 - 4 3 6 7 a a s h k i n t r a p p i n g o fa t o m s b y r e s o n a n c e sr a d i a t i o n p r e s s u r e j p h y r e x 1 e t t ， 19 7 8 ，4 0 ( 12 ) ：7 2 9 - 7 3 2 8 a a s h k i n a p p l i c a t i o no f l a s e rr a d i a t i o np r e s s u r e s c i e n c e j a m 1 9 8 0 ，2 1 0 ：1 0 8 卜1 0 8 8 9 a a s h k i n ，j m d z i e d z i c ，j e b j o r k h o l m ，a n ds c h u ，“o b s e r v a t i o no fas i n g l e - b e a mg r a d i e n t f o r c eo p t i c a lt r a pf o rd i e l e c t r i cp a r t i c l e s ，”o p t l e t t 1 1 ，2 8 8 2 9 0 ( 1 9 8 6 ) 1 0 李銀妹，光鑷原理、技術(shù)和應用中國科學技術(shù)大學出版社1 9 9 6 11 a a s h k i na n dj m d z i e d z i c o p t i c a lt r a p p i n ga n dm a n i p u l a t i o no fv i r u s e sa n db a c t e r i a s c i e n c e ，1 9 8 7 ，2 3 5 ：1 5 1 7 1 5 2 0 12 a a s h k i n e ta 1 o p t i c a lt r a p p i n ga n dm a n i p u l a t i o no fs i n g l ec e l l su s i n gi n f r a r e dl a s e rb e a m s n a t u r e ( l o n d o n ) j 】，19 8 7 ，3 3 0 ：7 6 9 7 71 13 x us h e n g - h i a ，l iy i n m e i ，l o ul i r e n ，e ta 1 s t e a d yp a t t e r so fm i c r o p a r t i c l e sf o r m e db yo p t i c a l t w e e z e r s j p n j a p p l p h y s 【j ，2 0 0 2 ，4 1 1 6 6 - 1 6 8 14 j c c r o c k e r “m e a s u r e m e n to ft h eh y d r o d y n a m i cc o r r e c t i o n st ot h eb r o w n i a nm o t i o no ft w o c o l l o i d a ls p h e r e s ，”j c h e m p h y s 1 0 6 ，2 8 37 2 8 4 0 ( 19 9 7 ) 15 j c c r o c k e r ，a n dd g g r i e r ，“m i c r o s c o p i cm e a s u r e m e n to ft h ep a i ri n t e r a c t i o np o t e n t i a lo f c h a r g e - s t a b i l i z e dc o l l o i d ，”p h y s r e v l e t t 7 3 ，3 5 2 - 3 5 5 ( 1 9 9 4 ) 16 j c c r o c k e r ，a n dd g g r i e r ，“w h e nl i k ec h a r g e sa t t r a c t ：t h ee f f e c t so fg e o m e t r i c a l c o n f i n e m e n to nl o n g - r a n g ec o l l o i d a li n t e r a c t i o n s ，”p h y s r e v l e t t 7 7 ，1 8 9 7 1 9 0 0 ( 1 9 9 6 ) 17 r j o w e n ，j c c r o c k e r ，r v e r m a ，a n da g y o d h ，“m e a s u r e m e n to fl o n g r a n g es t e r i c r e p u l s i o n sb e t w e e nm i c r o s p h e r e s d u et oa na d s o r b e dp o l y m e r ，”p h y s r e v e 6 4 ，a r t n o 11 4 0 1 ( 2 0 0 1 1 18 a d d i n s m o r e ，a g y o d h ，a n dd j p i n e ，“e n t r o p i cc o n t r o lo fp a r t i c l em o t i o nu s i n gp a s s i v e s u r f a c em i c r o s t r u c t u r e s ，”n a t u r e3 8 3 ，2 3 9 - 2 4 2 ( 19 9 6 ) 1 9 r v e r m a ，j c c r o c k e r ，t c l u b e n s k y ，a n da g y o d h ，“e n t r o p i cc o l l o i d a li n t e r a c t i o n si n c o n c e n t r a t e dd n as o l u t i o n s ，”p h y s r e v 1 e t t 8 1 ，4 0 0 4 4 0 0 7 ( 1 9 9 8 ) 2 0 j c c r o c k e r ，j a m a t t e o ，a d d i n s m o r e ，a n da g y o d h ，“e n t r o p i ca t t r a c t i o na n dr e p u l s i o ni n b i n a r yc o l l o i d sp r o b e dw i t hal i n eo p t i c a lt w e e z e r s ，”p h y s r e v l e t t 8 2 ，4 3 5 2 - 4 3 5 5 ( 1 9 9 9 ) 21 s h x u ，l r l o u ，y m l i ，a n dz w s u n ，“o nt h ea g g r e g a t i o nk i n e t i c so ft w op a r t i c l e s 5 中國科學技術(shù)大學碩士學位論文 緒論 t r a p p e di na no p t i c a lt w e e z e r s ，”c o l l o i d ss u r ea2 2 5 ，15 9 16 3 ( 2 0 0 5 ) 2 2 s h x u ，y m l i ，a n dl r l o u ，“a x i a lo p t i c a lt r a p p i n gf o r c e so nt w op a r t i c l e st r a p p e d s i m u l t a n e o u s l yb yo p t i c a lt w e e z e r s ，”a p p l o p t 己接收 2 3 z w s u n ，s h x u ，g l d a i ，y m l i ，l r l o u ，q s l i u ，a n dr z z h u ，“am i c r o s c o p i c a p p r o a c ht os t u d y i n gc o l l o i d a ls t a b i l i t y ，”j c h e m p h y s 11 9 ，2 3 9 9 2 4 0 5 ( 2 0 0 3 ) 2 4 z w s u n ，s h x u ，j l i u ，y m l i ，l r l o u ，a n dj c x i e ，“i m p r o v e dp r o c e d u r eo nt h e m i c r o s c o p i ca p p r o a c ht od e t e r m i n ec o l l o i d a ls t a b i l i t y ，”j c h e m p h y s 己接收 2 5 z w s u n ，y m l i ，s h x u ，l r l o u ，g l d a i ，a n dx q d o n g ，“ad i r e c tt e s to nt h ep o s s i b i l i t y o fa na g g r e g a t ei nd i s p e r s i o nb e i n gd i s r u p t e db ys h e a rf l o w ，”j c o l l o i di n t e r f a c es c i 2 4 2 ， 1 5 8 1 6 3 ( 2 0 0 1 ) 2 6 b h l i n ，j y u ，a n ds a r i c e ，“d i r e c tm e a s u r e m e n t so fc o n s t r a i n e db r o w n i a nm o t i o no fa n i s o l a t e ds p h e r eb e t w e e nt w ow a l l s ，”p h y s r e v e6 2 ，3 9 0 9 3 919 ( 2 0 0 0 ) 2 7 b h l i n ，j y u ，a n ds a r i c e ，“d i f f u s i o no fa ni s o l a t e dc o l l o i ds p h e r ec o n f i n e db e t w e e nf l a t p l a t e s ，”c o l l o i d ss u r f a1 7 4 ，121 131 ( 2 0 0 0 ) 2 8 j e f f f r e y ，t f i n e r ，e ta 1 s i n g l em y o si nm o l e c u l em e c h a n i c s ：p i c o n e ut o nf o r c e sa n dn a n o m e t e r s t e p s n a t u r e j ，1 9 9 4 ，3 6 8 ：11 3 一1 1 9 2 9 r o b e r tm s i m m o n s ，j j f i n e r ，s c h u ，e ta 1 q u a n t i t a t i v em e a s u r e m e n t so ff o r c ea n d d i s p l a c e m e n tu s i n ga no p t i c a lt r a p b i o p h y s i c a lj o u r n a l j ，19 9 6 ，7 0 ：18l3 一l8 2 2 3 0 r w s t e u b i n g ，s c h e n g ，w h w r i g h t ，e ta 1 l a s e ri n d u c e dc e l lf u s i o ni nc o m b i n a t i o nw i t h o p t i c a lt w e e z e r s ：t h el a s e rc e l lf u s i o nt r a p j 】c y t o m e t r y ，1 9 9 1 ，1 2 ( 6 ) ：5 0 5 - 5 1 0 3 1 l iy i n m e i ，l o ul i r e n l a s e r i n d u c e dt o b a c c op r o t o p l a s ti nf u s i o n j s c i e n c ec h i n a ，1 9 9 9 ， 4 2 ( 2 ) ：1 2 2 1 2 7 3 2 m w b e r n s ，w h w r i g h t ，b j t r a m s e r g ，e ta 1 u s eo fal a s e r - i n d u c e df o r c et r a pt os t u d y c h r o m o s o m em o v e m e n to nt h em i t o t i cs p i n d l e j 】n a t l a c a d s c i u s a ，1 9 8 9 ，8 6 ：4 5 3 9 - 4 5 4 3 3 3 k s o s a k i ，m k o s h i o k a ，h m i s a w a ，e ta 1 o p t i c a lt r a p p i n go fam e t a lp a r t i c l ea n daw a t e rd r o p l e t b yas c a n n i n gl a s e rb e a m j 】a p p l l e t t ，19 9 2 ，6 0 ( 7 ) ：8 0 7 - 8 0 9 3 4 k s u o b o d a ，c f s c h m i d t ，b t s c h n a p pe ta 1 d i r e c to b s e r v a t i o no f k i n e s i ns t e p p i n gb yo p t i c a l t r a p p i n gi n t e r f e r o m e t r y n a t u r e j ，1 9 9 3 ，3 6 5 ( 2 1 ) ：7 2 1 7 2 7 3 5 h r u b i n s z t e i n d u n l o p ，m e j f r i e s e ，e ta 1 o p t i c a lt r a p p i n g o fa b s o r b i n g p a r t i c l e s i n p r e s s ( 1 9 9 7 ) f r o mt h ea u t h o r sd e p t o fp h y s i c s ，t h eu n i v e r s i t yo fq u e e s l a n d ，q u e e s l a n d ， b r i s b a m e ，q l o d4 0 7 2 a u s t r a l i