导读:本文包含了粒子操控论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:量子模拟,相对论动力学,超冷量子气体,Zitterbewegung
粒子操控论文文献综述
黄肖健,许文刚,廖开宇,黄巍,李志[1]（2019）在《六角晶格中Dirac准粒子的动力学模拟与操控》一文中研究指出基于装载在六角可调光晶格中的超冷原子气体,研究了无质量狄拉克准粒子的动力学行为.此系统具有与石墨烯类似的能带结构,即在简并点附近满足线性色散关系.分别运用解析求解海森堡运动方程和数值波包动力学的方法,得到了准粒子质心位置.文中可视化地展示了准粒子在不同宽度能隙处的演化行为,发现准粒子的运动并没有出现相对论Zitterbewegung现象.此外,研究了有效光速、Dirac旋量对系统动力学演化的影响.结果表明:波包的演化方式取决于初态Dirac旋子的形式,而运动速度只依赖于有效光速.由于光晶格超冷原子系统具有纯净和高可操控性等优点,文中研究成果有望在超冷原子体系实验中得到验证.(本文来源于《华南师范大学学报(自然科学版)》期刊2019年02期）
许文浩[2]（2019）在《集成光流控芯片中的微纳粒子操控及分选》一文中研究指出随着现代的医学以及生物化学的发展,相关的研究已经深入到了分子级别,研究人员愈发需要从单细胞乃至分子级别去分析解决问题。由于单细胞以及分子尺寸非常微小,传统的操作方式精度已经不能达到需求,微流控技术便逐渐发展起来。同时,如何捕获单细胞乃至分子,分子的传送以及不同大小分子的筛选都成为相关研究的热门方向。传统的光镊技术通过聚焦激光,利用聚焦形成光斑的光学力来对微米级别的目标进行捕获和操控。然而传统光镊技术由于激光聚焦本身的衍射极限,无法实现更小面积的聚焦,这导致传统光镊对亚微米以下目标样品进行操控时需要更高的光功率。并且传统光镊还有所需设备庞大、无法批量操作目标样品的缺陷,所以面对亚微米以下的目标样品时,需要用到新型近场光学颗粒操控技术。新型近场光学颗粒操控技术主要包括基于波导近场光学力的粒子操控技术、基于光学谐振腔的粒子操控技术以及基于表面等离子体共振的粒子操控技术。近场光镊不仅能够规避激光聚焦热效应的影响,还能够实现在光流控芯片上对纳米级别颗粒的捕获,存储,传输以及分选。并且近场光镊的芯片结构微小,有利于实现在光流控芯片上的大规模集成。基于表面等离子体共振的光学颗粒操控技术,我们设计了一种新型的以纳米颗粒为固体载体的抗体快速检测芯片。该芯片通过改变入射光的偏振方向,可以捕获和传输尺寸合适的纳米颗粒。我们使用抗原抗体修饰不同大小的纳米颗粒,抗体颗粒能够在椭圆间传输,抗原颗粒只有与抗体颗粒结合才能被拖拽并传输,通过鉴定出口处抗原颗粒的荧光标记来测定抗体。我们的芯片设计提供了一种新的二维平面的粒子分选方案,并且由于具有并行检测的能力,我们的设计为快速、高通量的微流体通道抗体检测提供了一个有吸引力的方案。基于微环谐振器倏逝波的光学捕获力,我们设计了一种可调谐的光学流体分选装置,用于通过局部热相位调谐来实现微纳米粒子的分选。随着谐振器内场增强系数的变化,捕获势阱的深度以及捕获粒径的阈值是可调的。此外,通过从统计角度考虑被捕获粒子的布朗运动,我们验证了势阱的临界捕获阈值,通常假设为1KBT 阈值不仅取决于光学功率和粒径,还取决于耦合区域的长度。与波长调谐机制相比,局部热调谐的方式可实现许多独立可调谐振器的大规模集成。我们提出的功能单元对于光流控系统的片上大规模集成具有重要意义。综上所述,本文中我们设计了两种芯片结构。第一种芯片基于金纳米椭圆结构实现了二维平面粒子的操控以及分选,并且以纳米颗粒为载体能够实现抗体颗粒的快速检测。第二种芯片基于环形谐振腔实现对亚微米级别颗粒的捕获、寄存以及分选,并且该结构是基于热调谐方式进行操控颗粒,有利于微环在芯片上的大规模集成。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-20）
丁卫强,付泽宇,孟祥东[3]（2018）在《横向自旋角动量对纳米粒子光操控特性的影响》一文中研究指出光场的横向自旋是近年来发现的一种光场新效应,该效应表明光场不仅具有沿光传播方向的自旋角动量,而且还有垂直于传播方向的横向自旋角动量,这一发现为光学微操控提供了一个新的自由度.本文以聚焦的涡旋拉盖尔-高斯光束作为光源,利用偶极近似模型计算了金纳米粒子在该紧聚焦光场中受到的光力和横向自旋力矩,得出金纳米粒子在该光场中的捕获状态,阐明了横向自旋效应对粒子捕获特性的影响,分析了拓扑电荷数、粒子半径、折射率、吸收率等参数对横向自旋的影响.结果表明,在光束拓扑电荷数为零时,纵向自旋能够完全转化为横向自旋.该研究结果在光操控领域具有重要的理论意义和应用价值.(本文来源于《吉林师范大学学报(自然科学版)》期刊2018年04期）
曹萌,周婧雯,汤继鸿,裴春莹,尹亚玲[4]（2019）在《新型椭圆矢量空心光束中瑞利粒子的操控理论》一文中研究指出提出了一种利用椭圆矢量空心光束实现瑞利粒子非对称操控的方案。理论计算了椭圆矢量空心光束对放置其中的瑞利粒子作用的散射力和梯度力。以实验产生的椭圆矢量空心光束作为操控光束,以乙酰苯液体中水分子团为研究对象,进行了相关粒子的囚禁动力学理论分析,采用蒙特卡罗方法进行了相关模拟。理论研究结果表明,瑞利粒子在椭圆矢量空心光束中所受散射力的大小远远小于所受梯度力的大小,选择合适的光强可以将瑞利粒子囚禁在光束非对称空心部分。(本文来源于《激光与光电子学进展》期刊2019年05期）
董正阳[5]（2018）在《气载微小单粒子聚焦操控方法研究》一文中研究指出传染病是一类可以在动物与动物、人与人以及人与动物之间交叉传播的疾病。近年来随着气候等自然条件的失衡,社会经济的不均衡发展,人类生活范围的不断扩张以及全球一体化进程的加速发展,传染病对人类造成了更为严重的威胁:本世纪初的SARS病毒、禽流感病毒与近年来的埃博拉疫情的爆发,都使对于传染病即时的检测工作变得尤为重要。传染病细菌的气溶胶态传播是一种主要的扩散与传染模式,可通过空气、水等介质迅速传播。生物气溶胶无时无刻不在影响着人类的生产活动、生活环境以及生存质量。人类吸入生物气溶胶后会有50%残留在肺壁上,其包含的有害物质会对人体产生不良影响。超过一定剂量的气溶胶进入体内后易引发肺炎、哮喘、支气管炎、肺气肿甚至肺癌等疾病。故针对传染病气溶胶态的早期识别、快速诊断与合理的防治手段是必要的。实验室的病原体检测方法需先进行现场采样,再通过微生物检测手段对样本检测,主要分为分子生物学方法、分离培养方法以及血清学方法。这叁种生物检验方法检测灵敏度高,特异型强,具有固有的生物检测优势,但具有一定的弊端。首先,采样工作较为费时,难以满足生物气溶胶即时检测的需求;其次,在复杂环境下采集的样本会增加提纯的难度,由于实验室病原体检测技术的准确度取决于采集的样本质量,故复杂环境下的采样会降低检验的精度;再次,实验室病原体检测技术需专业科研人员来完成,难以广泛应用。与传统的实验室病原体检测技术不同,基于单粒子技术的生物气溶胶检测系统具有不损害粒子活性、检测速度快与便携性的优势,可在不改变生物气溶胶粒子物化性质的前提下对被测粒子的物理特性与生物活性进行瞬时监测。其原理为在风机动力源的作用下,将气溶胶样本以稳定气流形式包裹单分散粒子进入系统腔室内,在腔室结构的约束下逐个通过样本流与光斑交叉形成的测量光区,通过表征标志粒子物理性质的弹性散射光与生物特性的内源性荧光来判断粒子是否为生物粒子。各国科研工作者花费了大量的人力物力针对该技术进行研究,使相关技术不断进步,装备不断趋于完善。而由于技术与理论上的限制,该技术尚未形成成熟的理论体系,且相关的实验平台较为粗糙,存在较大的发展空间。基于单粒子技术的生物气溶胶检测系统主要分为光路、电路、气路叁个部分,本研究主要针对该系统的气路部分进行研究。该检测系统的气路部分主要包括喷嘴、腔室本身以及出口针。本研究首先类比流式细胞仪液路部分液力聚焦的结构,在腔室原有结构的基础上加入鞘流入口,使用洁净空气包裹样本流,并通过设计喷嘴形状(圆、扁)、出口针规格(长、短)、出口流量(1.00 L/min,2.00 L/min,2.83 L/min,5.00 L/min,10.00 L/min)、流速(V_样=9.0 m/s,V_鞘=3.0 m/s;V_样=9.0 m/s,V_鞘=4.5 m/s;V_样=9.0 m/s,V_鞘=1.4 m/s;V_样=9.0 m/s,V_鞘=0)等实验参数,来达到提高腔室结构约束样本流的目的。接下来主要针对设计的不同实验参数进行仿真实验。首先使用solidworks软件根据实验设计绘制各组实验的模型结构图,再使用ICEMCFD软件对绘制的模型结构图划分网格,然后使用ANSYS Fluent14.5软件对划分的网格结构图进行有限元迭代计算,直观揭示各组实验腔室内样本流的流动轨迹,并针对迭代的结果进行后处理。最后根据仿真实验的结果加工元件,进行样机实验的验证。根据仿真实验与样机实验的结果,在在样本流速度为9.0m/s,鞘流速度为1.4m/s,流量为2.83L/min,使用圆喷嘴,长出口针时,腔室结构对样本流的收束效果最好。样机实验证明了仿真实验的有效性,得到的CV为11.67。研究提高了腔室结构对包裹生物气溶胶粒子样本流的约束能力,提高了系统检测的精度,对基于单粒子原理生物气溶胶检测系统的优化具有重要的参考价值。(本文来源于《军事科学院》期刊2018-04-02）
石志国[6]（2017）在《无泵驱动的惯性微流控器件研制及粒子操控应用研究》一文中研究指出近年来,随着微细加工技术的不断发展,微流控芯片在医疗诊断、生物医学和环境监测等领域得到了更为广泛的关注。目前,微流控芯片已经逐步从实验室研究走向商业化应用。这对芯片的低成本大批量制造提出了更高的要求。本文以3D打印技术与激光切割技术为基础,针对被动流量调节阀的恒流量调节特性,研究了低成本的无泵驱动惯性微流控集成器件的制造与应用。论文取得的具体研究成果如下:(1)完成3D打印惯性微流控器件的性能表征及粒子富集浓缩实验。基于光固化3D打印技术的特点,改进螺旋形微流道的打印方法,并用倒模的方法检测该器件微流道的截面形状精度。为进一步降低器件加工成本,采用双面粘性胶配合螺纹连接的密封方案将微流控器件组装完成。结合细胞计数仪自动计数功能,分析研究了 3D打印器件内粒子浓缩效率与驱动流速和初始溶液里粒子浓度之间的关系,获得了对不同尺寸粒子浓缩的最佳流速范围。最后,将器件操控对象拓展为复杂生物颗粒,实验表明该3D打印器件对尺寸分散的花粉粒子和可变形的肿瘤细胞也有较好的富集浓缩作用。(2)掌握了被动流量调节阀的恒定流量调节规律,完成集成器件的血浆提取应用研究。针对低成本微流控器件的即时现场检测需求,设计了一种集成流量调节阀的无泵驱动惯性微流控器件。首先,通过实验测量和流固耦合仿真的方法,研究讨论了微阀腔室高度、弹性薄膜通孔直径和输入压强波动对输出流量的影响。其次,结合微阀和惯性微流控器件各自恒流与操控粒子的特点,以串联的方式将两者集成为一个整体,该集成器件不仅具有了微阀消除输入压强波动的特点,也具有微流控芯片操控微米粒子的能力。最后,舍弃电力驱动的精密注射泵,手动按压注射器,操控集成器件实现不同稀释度下血液的细胞分离与血浆提取实验。(3)掌握了高通量微阀与多层聚合物薄膜芯片的制作,完成高通量集成器件的粒子操控研究。发挥激光加工技术制造成本低与适宜大批量生产等优势,研究了极高通量微阀与多层聚合物薄膜芯片的制造方法与集成应用。首先,对激光切割和塑封技术的工艺进行探索,获得了不同材料的最佳制造参数,为后续微阀腔室和聚合物薄膜芯片的制作提供技术参数。其次,为提高微阀的恒定流量数值波动范围,设计了一种叁支流并联的高通量微阀,将微阀恒流量提高八倍至9.95 ml/min。同时改进堆迭方案,完成四层聚合物薄膜芯片的垂直堆迭设计与装配。最后,集成高通量微阀与多层堆迭微流控芯片,实现微藻的浓缩富集应用研究。(本文来源于《东南大学》期刊2017-05-20）
王添[7]（2017）在《人工结构调控声场及粒子操控研究》一文中研究指出近些年来,精准地操控微、纳颗粒,生物分子,生物细胞等微小物体的运动逐渐成为物理学、生物医药领域的研究热点,如实现微粒的“俘获”、自组装,进行生化分析,细胞分离和筛选等。在这种研究背景下,一些非接触式的微、纳操控技术应运而生并快速发展起来,如电泳力操控技术,“磁镊”技术和“光镊”技术等,相比于这些操控技术而言,声辐射力操控以其自身的优势同样引起了人们的广泛关注。声辐射力操控所需的功耗小且能产生较大的力进行粒子操控研究,其实验设备相对简单且易于集成到“微流控”芯片系统中。此外,声辐射力几乎可以操控任何材质的物体,并且声波对生物细胞等没有损害性。另一方面,声学人工结构材料自提出以来,为声波的传播以及声场分布的调控提供了有效的方法,与此同时,声波与人工结构相互作用诱导的局域声场也被用来进行声辐射力操控的研究。基于此,本论文的研究内容将声学人工结构材料与声辐射力操控相结合。首先,通过对声学人工结构的设计实现了特殊的声场分布,进而分析研究微粒在诱导声场中的声辐射力及声辐射力矩效应,从而实现了诱导声场对粒子的超声操控。具体的研究内容包括如下几个部分:1.利用声子晶体板构造一维和二维的声学势阱实现多粒子的声学“俘获”基于声子晶体板的共振透射性质,设计并制备了一维、二维以及准周期结构的金属板。利用人工结构板与声波的相互作用,获得了一维和二维规则排列的声压力场分布,对放置于该声场中的微粒进行声辐射力分析发现,微粒所受的声辐射力始终指向局域声场的位置(即孔、缝的位置)。进一步通过实验展示了利用局域声场实现多粒子的声学“俘获”现象:当局域声场被激发时,分布在结构附近的聚苯乙烯微粒会在声辐射力的作用下移动到临近的声势阱中并排列成相应的一维和二维规则阵列,如一维线性阵列,二维正方、叁角阵列和准周期阵列。2.利用声子晶体板构造可调的声压场实现微粒的选择性“俘获”基于声学材料的单体共振特性,设计了由两个不同材质的共振单元组成的一维复合周期结构的声子晶体板,利用其与声波的相互作用构造了与共振频率相关的可调的局域声场,进而实现了粒子在声场中的选择性“俘获”与可控移动。该声子晶体板是一个具有一维周期性缝阵列的铜板,缝的位置依次交替的填充了聚乙烯和环氧树脂两种软弹性填充物。由于这两种弹性填充物具有不同的共振频率,该复合结构的声子晶体板具有这两个单体的共振特性。于是通过选择性的激发这两个共振频率,可以控制声势阱出现的位置,从而构造出了可调的声压力场。声子晶体板附近的微粒可以被临近的声势阱“俘获”,并且可以随着势阱位置的改变而相应的改变其稳定位置。3.利用人工结构板构造一阶的声涡旋场以及粒子操控研究设计并制备了一个单面刻有阿基米德螺旋衍射栅结构的铜板,实现了将平面声波转换为具有螺旋波前分布的一阶涡旋声束。理论模拟和实验测量的结果很好地证实了一阶涡旋声束的形成。进一步利用该涡旋声束进行了粒子操控的研究。通过实验分别展示了直径为90um的聚苯乙烯微球在一阶声涡旋场中的环形自排列,以及聚乳酸(Polylacticacid,PLA)塑料圆片在声涡旋场中的自转现象,验证了声轨道角动量的转移,并通过实验数据证明了物体所受的声辐射力矩与其吸收的声能量之间的比例关系。4.利用一对相干的声高斯束构造声涡旋阵列以及粒子操控研究通过分析一对相干的声高斯束在共轴和非共轴情形下的声场分布,发现干涉声场在共轴条件下为普通的驻波声场,而在非共轴条件下,即在不同的横向错位间距下,干涉声场中会出现一维的声涡旋阵列。进一步分析了不同大小的聚苯乙烯微粒在声驻波场中所受的声辐射力,以及瑞利粒子在声涡旋场中所受的声辐射力矩(本文来源于《武汉大学》期刊2017-05-01）
王晓雁[8]（2017）在《基于涡旋贝塞尔光场的粒子操控研究》一文中研究指出作为一种优秀的信息和能量载体,激光的问世和发展开创了许多新的研究领域。人们在研究光与物质世界的相互作用时有了更好的工具和手段,同时也衍生了大量基于激光的应用。光学操控便是其中一种。人们发现聚焦的激光束照射在微小的粒子表面时,粒子能够感受到力的作用,并且在光场中表现出一些有趣的行为特性。这种利用光力来捕获或者操控微粒的技术被形象地称为光镊技术,它已经被广泛地应用在诸如生物、物理化学和软物质物理学等科研领域中。激光作为光镊系统的能量源,对其振幅、相位和偏振多个自由度的调控有助于提升光镊系统的性能。本论文重点研究利用涡旋贝塞尔光场来操控纳米粒子,具体做了以下研究工作:首先,提出了一种通过调控入射场的振幅和偏振分布来生成任意偏振态恒定的紧聚焦场的方法,并在实验中证实了其正确性;然后,提出了一种利用一维光子带隙结构的角度选择性来生成任意高阶倏逝涡旋贝塞尔光场的方法,并研究了这种光场用作捕获金属纳米粒子的可行性;接着,提出了一种基于双区域DOE元件裁剪入射光场,生成负向散射力来捕获共振金属纳米粒子的方法;最后,提出了利用4π聚焦系统的对称性结构消除散射力的干扰,实现在吸收共振波长下对金属纳米粒子的稳定叁维操控。(本文来源于《东南大学》期刊2017-03-01）
罗云荣[9]（2016）在《应用特殊量子态和自旋轨道耦合操控少粒子的量子隧穿》一文中研究指出少粒子系统量子隧穿的相干操控一直是科研工作者的研究热点,它既是研究量子相干控制的核心组成部分,也是量子信息处理的基础。激光技术的飞速发展,为实现少粒子系统量子隧穿的相干控制提供了很好的实验工具。2011年,随着Lin等人在实验上首次实现旋量玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的自旋轨道耦合,使得近几年来,人们的研究焦点逐渐地转向具有自旋轨道耦合的冷原子系统,主要源于自旋轨道耦合效应能够带来更多新奇的物理现象。本学位论文通过应用特殊量子态和自旋轨道耦合效应,主要研究了不考虑自旋轨道耦合的叁粒子双阱系统和考虑自旋轨道耦合的冷原子双重光晶格系统量子隧穿动力学的相干控制,所得到的研究结果对处理更复杂的多体问题、量子开关的设计、原子晶体管以及量子信息处理等方面的研究提供了理论参考。全文共分为五章,作者自己的工作主要集中在第二、叁、四章。文章具体安排如下：第一章为绪论部分,简要介绍了超冷原子物理、冷原子系统量子隧穿动力学及相干控制以及自旋轨道耦合超冷原子系统的基础理论和实验。第二章,我们研究了受周期驱动的叁粒子双阱系统,通过获得系统不寻常的解析解研究量子隧穿的显性控制。在高频近似下,我们解析地得到了比较好的能带结构和一般的非Floquet态。在一些准能谱的塌缩点,非Floquet态变为不寻常的特殊的量子态。基于解析结果和相应的数值结果的一致性,我们清楚的揭示了相干操控叁个玻色子从一个阱隧穿到另一个阱的物理机制,并提出了一种显性控制叁粒子量子隧穿的实验方案。我们获得的这些结果能够被当前的实验能力所观测[Chen et al. Phys.Rev.Lett.107,210405(2011)]。第叁章,我们利用囚禁在一个深度和斜度联合可调的驱动双阱叁粒子系统,研究具有相同准能量的暗类定态之间量子跃迁的相干控制。在高频近似和多重共振条件下,我们解析地求解了含时叁体薛定谔方程并得到了所有的Floquet本征态和准能量。通过合适地调节驱动参数和初始条件,我们得到了不同的暗类定态和选择性隧穿相干破坏(CDT)态,使得暗类定态之间的量子跃迁能够被显性的操控。得到的解析结果被数值结果所证实,并且两者保持很好的一致性。这种在没有准能量差的两个暗类定态之间的量子跃迁能够被我们所提出的实验方案所观测,并可以通过调节初始和最后的原子布居来控制,这种暗类定态之间的量子跃迁在电磁诱导透明、量子装置的设计和量子信息处理等方面可能具有潜在的应用。第四章,我们利用一个具有自旋轨道耦合的单原子囚禁在受周期驱动的双重光晶格系统中,研究其依赖于自旋的动力学局域化和定向输运的相干控制。在高频极限和最近邻紧束缚近似下,我们发现了一种新的去耦合机制,能够把具有相同自旋的两个量子态之间或者具有不同自旋的两个量子态之间的耦合消除,在这种新的去耦合机制下,我们能够得到两组描述系统自旋反转(或者不反转)的动力学局域化和定向输运的精确的解析解。其解析结果被数值结果所证实,两者完美的一致性被呈现。将自旋轨道耦合单原子双重光晶格系统所得到的结果推广到自旋轨道耦合的多原子双重光晶格系统(双阱串中每个双阱囚禁一个原子),具有可控传播速度和传播距离的自旋流和量子信息输运被研究。我们这里所得到的结果在量子信息处理等领域具有潜在的应用。第五章,对本文的工作进行了总结与归纳,并对具有自旋轨道耦合的多原子系统量子隧穿的相干操控这一研究领域的发展前景作了简要的展望。(本文来源于《湖南师范大学》期刊2016-05-01）
任瑞敏[10]（2016）在《局域空心光束的产生及其在粒子操控方面的应用》一文中研究指出空心激光束(在传播方向上中心光强为零)是通过激光整形技术得到的一类新型激光束。空心激光束存在许多新颖又独特的物理特性,比如桶状光强分布、螺旋波阵面、中心相位奇异、具有自旋角动量和轨道角动量、暗斑尺寸小以及无加热效应等。正是这些新颖的物理特性使得空心激光束在激光冷却和囚禁、光学镊子、微观粒子(生物细胞、原子、分子和电介质粒子等)操控等方面发挥了巨大潜能且应用前景广阔,因此空心激光束引起了众多科研工作者的关注。而在空心激光束中有一类强度分布更加特殊的种类引起了更多的关注,这类空心激光束在传播方向上存在着光强极小甚至为零的叁维封闭区域,该区域的周围是高强度的光场,像一个特殊的密闭容器,我们称这类激光束为局域空心激光束。本文提出了叁种产生局域空心激光束的方案：第一种方案是采用单模光纤,环形二元相位板和微透镜组成的光束整形系统产生亚微米局域空心激光束。跟据瑞利-索莫菲衍射理论,我们数值计算了微透镜焦平面附近的光场强度分布,并分别详细研究了空心激光束的暗斑尺寸与单模光纤模场半径和微透镜焦距的关系。数值计算结果表明：在微透镜焦平面附近光场分布近似对称,在焦点处场强近似为零,周围场强逐渐增大,形成半径约为0.4μm的叁维封闭的球形空心光场区域,即亚微米局域空心激光束。当局域空心激光束为蓝失谐时,光场中的原子将被囚禁在光场最弱处。若加上泵浦光,原子将受到蓝失谐局域空心激光束与泵浦光共同激发的强度梯度Sisyphus冷却。我们利用该方案产生的亚微米局域空心激光束构建单原子的囚禁与冷却器件,并以单个87Rb原子为例,利用Mont-Carlo方法研究亚微米局域空心激光束中单原子囚禁与强度梯度冷却的动力学过程,结果表明利用该器件可以获得温度在5.8μK量级的超冷单原子。第二种方案是基于非线性晶体的非线性效应对激光束的相位调制作用,将入射高斯激光束整形为局域空心激光束。我们主要研究了高斯激光束基于非线性晶体ZnSe的非线性效应实现局域空心激光束的基本原理,以及光学系统基本参数对产生的局域空心激光束的参数的制约作用。跟据惠更斯-菲涅尔衍射理论,我们数值计算了局域空心激光束在自由空间沿着z轴传播时不同位置处的光场强度分布以及传输特性,同时还研究了入射高斯激光束的束腰半径对局域空心激光束参数的影响。数值计算结果表明束腰半径的大小不仅影响局域空心激光束的暗斑尺寸的大小,还制约着局域空心激光束的势阱深度。该方案产生的局域空心激光束在原子(分子)的冷却囚禁等应用方面提供了新的工具。第叁种方案实验研究了基于圆孔衍射的局域空心激光束的产生。我们首先分析了高斯激光束通过圆孔衍射的理论,并根据瑞利-索末菲衍射理论数值计算了经圆孔衍射后的高斯激光束在自由空间沿着z轴的传播特性,计算结果表明衍射光束在自由空间传播时z轴上存在一系列的光场强度的极大值和极小值,亦即存在一系列明暗区域。然后我们在实验上对基于圆孔衍射产生的局域空心激光束进行了验证,实验观测结果与理论数值计算结果基本吻合。本文还介绍了粒子分离操控的主要方法,并简述了中性分子囚禁的主要方法：静电囚禁、静磁囚禁、激光囚禁以及磁光囚禁。然后我们讨论了基于单模光纤产生的局域空心激光束在冷分子光学的应用,以分子光阱为例,数值计算了02分子在局域空心激光束焦点位置处光学势的横向分布及02在焦点位置处横向平面上的光学偶极力分布,计算结果表明分子在蓝失谐局域光阱中所受到的偶极力指向光场强度最弱的地方,分子在光场中运动时,被叁维囚禁在局域空心光场中,局域空心激光束可被用作空心光阱,对分子进行操控。(本文来源于《华东师范大学》期刊2016-05-01）
粒子操控论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着现代的医学以及生物化学的发展,相关的研究已经深入到了分子级别,研究人员愈发需要从单细胞乃至分子级别去分析解决问题。由于单细胞以及分子尺寸非常微小,传统的操作方式精度已经不能达到需求,微流控技术便逐渐发展起来。同时,如何捕获单细胞乃至分子,分子的传送以及不同大小分子的筛选都成为相关研究的热门方向。传统的光镊技术通过聚焦激光,利用聚焦形成光斑的光学力来对微米级别的目标进行捕获和操控。然而传统光镊技术由于激光聚焦本身的衍射极限,无法实现更小面积的聚焦,这导致传统光镊对亚微米以下目标样品进行操控时需要更高的光功率。并且传统光镊还有所需设备庞大、无法批量操作目标样品的缺陷,所以面对亚微米以下的目标样品时,需要用到新型近场光学颗粒操控技术。新型近场光学颗粒操控技术主要包括基于波导近场光学力的粒子操控技术、基于光学谐振腔的粒子操控技术以及基于表面等离子体共振的粒子操控技术。近场光镊不仅能够规避激光聚焦热效应的影响,还能够实现在光流控芯片上对纳米级别颗粒的捕获,存储,传输以及分选。并且近场光镊的芯片结构微小,有利于实现在光流控芯片上的大规模集成。基于表面等离子体共振的光学颗粒操控技术,我们设计了一种新型的以纳米颗粒为固体载体的抗体快速检测芯片。该芯片通过改变入射光的偏振方向,可以捕获和传输尺寸合适的纳米颗粒。我们使用抗原抗体修饰不同大小的纳米颗粒,抗体颗粒能够在椭圆间传输,抗原颗粒只有与抗体颗粒结合才能被拖拽并传输,通过鉴定出口处抗原颗粒的荧光标记来测定抗体。我们的芯片设计提供了一种新的二维平面的粒子分选方案,并且由于具有并行检测的能力,我们的设计为快速、高通量的微流体通道抗体检测提供了一个有吸引力的方案。基于微环谐振器倏逝波的光学捕获力,我们设计了一种可调谐的光学流体分选装置,用于通过局部热相位调谐来实现微纳米粒子的分选。随着谐振器内场增强系数的变化,捕获势阱的深度以及捕获粒径的阈值是可调的。此外,通过从统计角度考虑被捕获粒子的布朗运动,我们验证了势阱的临界捕获阈值,通常假设为1KBT 阈值不仅取决于光学功率和粒径,还取决于耦合区域的长度。与波长调谐机制相比,局部热调谐的方式可实现许多独立可调谐振器的大规模集成。我们提出的功能单元对于光流控系统的片上大规模集成具有重要意义。综上所述,本文中我们设计了两种芯片结构。第一种芯片基于金纳米椭圆结构实现了二维平面粒子的操控以及分选,并且以纳米颗粒为载体能够实现抗体颗粒的快速检测。第二种芯片基于环形谐振腔实现对亚微米级别颗粒的捕获、寄存以及分选,并且该结构是基于热调谐方式进行操控颗粒,有利于微环在芯片上的大规模集成。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
粒子操控论文参考文献
[1].黄肖健,许文刚,廖开宇,黄巍,李志.六角晶格中Dirac准粒子的动力学模拟与操控[J].华南师范大学学报(自然科学版).2019
[2].许文浩.集成光流控芯片中的微纳粒子操控及分选[D].南京大学.2019
[3].丁卫强,付泽宇,孟祥东.横向自旋角动量对纳米粒子光操控特性的影响[J].吉林师范大学学报(自然科学版).2018
[4].曹萌,周婧雯,汤继鸿,裴春莹,尹亚玲.新型椭圆矢量空心光束中瑞利粒子的操控理论[J].激光与光电子学进展.2019
[5].董正阳.气载微小单粒子聚焦操控方法研究[D].军事科学院.2018
[6].石志国.无泵驱动的惯性微流控器件研制及粒子操控应用研究[D].东南大学.2017
[7].王添.人工结构调控声场及粒子操控研究[D].武汉大学.2017
[8].王晓雁.基于涡旋贝塞尔光场的粒子操控研究[D].东南大学.2017
[9].罗云荣.应用特殊量子态和自旋轨道耦合操控少粒子的量子隧穿[D].湖南师范大学.2016
[10].任瑞敏.局域空心光束的产生及其在粒子操控方面的应用[D].华东师范大学.2016
标签：量子模拟; 相对论动力学; 超冷量子气体; Zitterbewegung;