研究人員已經開發出一種使用激光拉動宏觀物體的方法。儘管之前已經演示過微觀光學牽引光束，但這是激光牽引首次用於較大物體的案例之一。

光包含能量和動量，可用於各種類型的光學操作，例如懸浮和旋轉。例如，光鑷是一種常用的科學儀器，它使用激光來夾持和操縱原子或細胞等微小物體。在過去的十年裡，科學家們一直在研究一種新型的光學操縱：使用激光燈創建可以拉動物體的光學牽引光束。

“在以前的研究中，光拉力太小，無法拉動宏觀物體，”來自中國青島科技大學的研究小組成員王磊說。 “通過我們的新方法，光拉力的幅度要大得多。事實上，它比用於驅動太陽帆的光壓力大三個數量級以上，太陽帆利用光子的動量施加微小的推力。”

在雜誌 光學快遞, Wang 及其同事證明宏觀石墨烯-SiO₂ 他們設計的複合物體可用於在稀薄氣體環境中進行激光拉拔。這種環境的壓力遠低於大氣壓。

“我們的技術提供了一種非接觸式和長途拉法，這可能對各種科學實驗有用，”王說。 “我們用來演示該技術的稀薄氣體環境與火星上的環境相似。因此，它可能有朝一日在火星上操縱車輛或飛機的潛力。”

創造足夠的力量

在新的工作中，研究人員設計了一種特殊的石墨烯-SiO₂ 激光拉拔專用複合結構。當用激光照射時，該結構會產生相反的溫差，這意味著遠離激光的一側會變得更熱。

當物體由石墨烯-SiO₂ 複合結構被輻照激光束，其背面的氣體分子獲得更多能量並將物體推向光源。將其與稀薄氣體環境的低氣壓相結合，使研究人員能夠獲得足以移動的激光拉力宏觀物體.

使用由他們的石墨烯-SiO 製成的扭轉或轉動擺錘裝置₂ 複合結構，研究人員以肉眼可見的方式展示了激光拉動現象。然後他們使用傳統的重力擺來定量測量激光拉力。兩種裝置都長約五厘米。

可重複、可調的牽引

“我們發現拉力比光壓大三個數量級以上，”王說。 “此外，激光拉力是可重複的，可以通過改變激光功率來調整力。”

研究人員警告說，這項工作只是概念證明，該技術的許多方面都需要改進才能實用。例如，需要一個系統的理論模型來準確預測給定參數（包括物體的幾何形狀、激光能量和周圍介質）的激光拉力。研究人員還想改進激光牽引策略，使其可以在更大範圍的氣壓下工作。

“我們的工作表明，當仔細控制光、物體和介質之間的相互作用時，對宏觀物體進行靈活的光操縱是可行的，”Wang 說。 “它還顯示了激光與物質相互作用的複雜性，以及許多現像在宏觀和微觀尺度上都遠未被理解。”