Controllable manipulation of long-distance microparticles based on fiber optic tweezers

在液体中灵活操纵微粒或细胞，特别是将细胞或微粒运输到指定位置，已经被证明在细胞分析、疾病诊断、药物递送等方面有着至关重要的作用。针对细胞或微粒非接触光学捕获的灵活性受限于光纤光镊操纵距离短的问题，提出了一种结构简单且具有长距离非接触可控操纵微粒的新型光纤光镊。利用加热和拉伸技术制作了类锥形平口光纤探针，980 nm的激光经过光纤探针后会对微粒产生大的散射力，将微粒逐渐推离光纤端口，同时借助反向流体阻力，在不移动光纤探针的情况下通过调节激光器光源的输出功率，对轴向位置上直径为6 µm的聚苯乙烯微粒可以进行长达102.2 µm的可控往返操纵，应用有限元法仿真了光镊的光场强度分布，并采用麦克斯韦应力张量法分析了光镊对微粒的作用力。实验和仿真结果表明，所提出的类锥形平口光镊是可行的。