你可能在科幻电影中看到过“牵引光束”的画面，但这种能量操控技术并非只存在于虚构世界中。近年来，科学家们一直在研发类似于“牵引光束”的技术，希望能用它来清理太空垃圾或移动其他大型物体。
虽然我们脑海中可能浮现出《星际迷航》中的企业号或《星球大战》中的死星将一些失控的宇宙飞船拉回正轨的画面，但现今的“牵引光束”更适用于微观世界，它们更常被称为“光镊”。简单来说，这种技术利用光来操控极其微小的物体，甚至可以达到单个原子的尺度。尽管用途极其微小，但大多数这类设备都是笨重、专门的装置。但现在，麻省理工学院的科学家成功地研制出了一种可以装进口袋的“牵引光束”设备，它能够操控物体的距离远超以往基于芯片的同类产品。
与笨重的同类产品不同，基于芯片的光镊体积小、可批量生产，而且更容易获得。但它们也存在一个很大的缺点，那就是它们的“牵引光束”的距离不能超过芯片本身的表面太远。这有时会导致芯片损坏，也会损坏被研究的细胞。然而，麻省理工学院的研究团队认为，他们已经克服了这一局限性，他们使用了一种集成的光学相位阵列，可以将细胞操控的距离比以前提高 100 多倍。
“这项工作为基于芯片的光镊开辟了新的可能性，它可以实现远距离捕捉和操控细胞，这在以前是无法做到的，”麻省理工学院的研究论文资深作者杰莱娜·诺塔罗斯在一份新闻稿中说。她还称这一突破是“比以前尝试有了几个数量级的进步”。“想到这项技术可能带来的各种应用，真是令人兴奋。”
光陷阱和光镊的工作原理是，用聚焦的光束捕捉和操控微小的粒子。然后，研究人员可以随意控制光束的方向。然而，生物样本通常是无菌的（通过一块厚度约 150 微米的玻璃盖玻片），因此将操控距离增加到一毫米以上非常有价值。而且，由于该系统成本低廉（与昂贵的显微镜装置相比），它还可以让更多实验室使用这种有用的研究工具。
“利用硅光子学，我们可以将这个大型的、通常是实验室规模的系统集成到一块芯片上。”诺塔罗斯在一份新闻稿中说。“这对生物学家来说是一个很好的解决方案，因为它为他们提供了光学捕获和操控功能，而无需复杂的体积光学装置。”
为了制造芯片，研究人员使用了集成光学相位阵列，它包含微型天线，这些天线能够独立地控制芯片发出的光束方向。麻省理工学院的突破开发了一种新的天线相位模式，使它能够在远离芯片表面的地方进行光学捕获和操控。
所以，虽然这些显微镜“牵引光束”可能在短期内还无法阻止银河系中某些恶棍的邪恶计划，但它们正在探索一个激动人心的发现前沿。
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