[pt] Optomecânica, o estudo de forças induzidas pela luz sobre a matéria,
teve grandes avanços nos últimos anos com diversas implicações sobre todas
as ciências naturais. Pinças ópticas, por exemplo, são amplamente usadas na
física, química e biologia para aprisionar nano e micropartículas com índice de
refração maior do que o meio que a cerca usando, em geral, feixes Gaussianos.
Generalizando essa técnica, trabalhos recentes começaram a explorar estados
de ordem maior dos feixes eletromagnéticos e suas superposições para
aprisionamento óptico, criando feixes com fase, modo e amplitude ajustáveis.
Esses novos graus de liberdade permitem o uso de potenciais arbitrários
e até mesmo forças dependentes do tempo capazes de induzir movimento
controlado no objeto aprisionado. Nesse contexto de feixes estruturados, nós
podemos explorar não apenas as forças atrativas entre luz e matéria, mas
também as forças repulsivas que ocorrem quando o índice de refração da
partícula é menor que o do meio circundante. Neste trabalho vamos explorar
ambos cenários a partir da criação de feixes holográficos com um Modulador
Espacial de Luz (SLM). Mais especificamente, vamos focar na implementação
do feixe de foco escuro, ou feixe de garrafa, onde as partículas encontram
equilíbrio em uma região sem incidência de luz. Resultados experimentais são
apresentados e comparados com simulações numéricas baseadas na teoria de
Lorentz-Mie e possíveis aplicações dessas pinças óticas inversas são discutidas
em optomecânica e biologia. / [en] Optomechanics, the study of light-induced forces upon matter, has seen
tremendous advances in recent years with broad implications to all natural
sciences. Optical tweezers, for instance, are now widely used in physics,
chemistry and biology to trap nano- and micro-objects with a refractive
index greater than of its surrounding medium using typically Gaussian laser
beams. Generalizing these techniques, recent works began to explore higher-order states of the electromagnetic field and its superpositions for optical
trapping, creating beams with customized phase, mode and amplitude. These
new degrees of freedom allows for optical potentials beyond the harmonic
approximation, enabling virtually arbitrary potential forms and even time-dependent forces capable of inducing controlled motion on the trapped object.
Within this context of structured light beams, we can explore not only the
attractive forces between light and matter but the repulsive ones that arise
when the particle s refractive index is smaller than that of its medium. In
this work we explore both scenarios by creating holographic beams with a
Spatial Light Modulator (SLM). Specifically, we focus on the implementation
of the dark focus beam, or optical bottle beam, where particles may find
equilibrium in a region with no incidence of light. Experimental results are
presented and compared to Lorentz-Mie numerical simulations and possible
applications of these inverted optical tweezers in optomechanics and biology
are discussed.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:62836 |
| Date | 13 June 2023 |
| Creators | FELIPE ALMEIDA DA SILVA |
| Contributors | THIAGO BARBOSA DOS SANTOS GUERREIRO, THIAGO BARBOSA DOS SANTOS GUERREIRO, THIAGO BARBOSA DOS SANTOS GUERREIRO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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