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Production sequence of Si-spheres and interferometrical determination of the sphere volume

Neue lichtinduzierte Anziehungskraft zwischen zwei parallelen Metallplatten

01.12.2011


Es wird eine neue lichtinduzierte Anziehungskraft vorhergesagt [1, 2], die einer neuen negativen Lichtdruckkraft entspricht. In einem in der PTB entwickelten Modell entsteht diese Kraft, wenn polarisiertes Licht durch den Spalt tritt, den zwei makroskopische Metallkörper bilden, deren Abstand kleiner als die halbe Lichtwellenlänge ist. Eine Abschätzung der Größenordnung dieser lichtinduzierten Kraft zeigt, dass praktische Anwendungen möglich sind. Die auftretenden Lichtkräfte können genutzt werden, um metallische Makro-, Mikro- und Nanoobjekte im Vakuum und in Flüssigkeiten zu manipulieren. Eine mögliche Anwendung wäre beispielsweise auch die Entwicklung von optisch schaltbaren Strukturen.

Der Effekt tritt auf, wenn Licht durch den Zwischenraum zwischen zwei parallelen Metallkörpern fällt, deren Abstand 2 (s. Bild 1) kleiner als die halbe Lichtwellenlänge ist (2 < λ/2).



Bild 1: Ausbreitung einer TM-Mode bei Einfall einer linear polarisierten elektro-magnetischen Welle von unten auf den Spalt.


Mit dem Modell [1] wird die Anziehungskraft zwischen zwei Goldplatten abgeschätzt, wobei sich für einen Laser mit  50 mW Ausgangsleistung eine lichtinduzierte Anziehungskraft der Wände des Spalts von 1,4 nN ergibt. Dabei wird vorausgesetzt, dass durch die Benutzung einer entsprechenden Optik, der Laserstrahl auf ein Rechteck der Breite b = λ und der Höhe L = 10 mm fokussiert werden kann.

 

Zukünftige Ziele sind die experimentelle Verifizierung des Effektes und die Verfeinerung des theoretischen Modells zu dieser neuen, lichtinduzierten Anziehungskraft.

 

 

[1] Nesterov V, Frumin L and Podivilov E 2011 Negative light pressure force between two metal bodies separated by a subwavelength slit EPL. 94 64002

[2] Nesterov V and Frumin L 2011 Light-induced attractive force between two metal bodies separated by a subwavelength slit Meas. Sci. Technol. 22 094008 (7pp)

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