牵引光束：您在科幻电影、小说和电视剧中见过多少次它的作用？然而，它不再是幻想：由于物理和技术的进步，通过激光或声波的使用，它正在成为现实
它仍然是一项不成熟的技术，但值得投入时间进行研究：潜在应用很多（尤其是药物研究和高精度生产）。 无论哪种方式，牵引梁的发展都可能对物理学、技术的未来以及我们解决复杂问题的方式产生重大影响。
什么是牵引光束？
如前所述，这些是激光或声波束，用于远程控制粒子、分子或更大的物体。 “牵引梁”的概念已有近一个世纪的历史：首次被引入 作者 科幻小说 爱德华·埃尔默·“博士”·史密斯 在1931。
久而久之，它就成了科幻作品中反复出现的元素。 星际迷航系列是著名的，其中牵引光束被表示为宇宙飞船使用的能量光束，能够从远处抓取和移动物体。
还有今天？ 我们已经从科幻领域进入了研究领域。 牵引梁不再是理论：最近的科技进步使它成为现实。
在2013, 科学家们 他们设法发展 能够在微观水平上操纵物体的牵引光束。 从那时起，几项研究取得了类似的结果，在小规模上制造了牵引梁。
在2014 一组研究人员 已经产生了 一种可逆牵引光束，能够将空心镀金玻璃球逆着激光流移动几厘米。
2016, 另一个搜索 使用牵引光束移动细菌细胞。
在2019, 一项研究 使用牵引束通过称为“光子纳米焊接”的过程来组装纳米级材料。
它们看似微不足道的发展，但实际上它们提供了革新许多部门的巨大潜力。 例如，在医疗领域，牵引光束可以为我们提供高精度和微创手术。
牵引梁背后的科学
牵引光束基本上通过声音或光工作。
许多相对较新的研究已经表明，存在一种能够将物体拉向光子束的力。
基础研究 进行了 在2010，其次是 实验确认 在2011. 就在几个月前，在 一月2023, 一个研究团队 绝对证明了 由于所谓的现象，宏观物体上的光学吸引力努森扩散“。
不过在音质方面， 我学习 操纵小颗粒的声波甚至可以追溯到 到1982. 在2015，研究证明了使用基于超声波的牵引束来提升和操纵粒子。我们在这里讨论的这种现象被称为“声悬浮“。
牵引梁的可能用途
目前，牵引梁正在研究中，没有具体应用。 然而，了解这项技术背后的科学原理表明了未来的几个潜在应用。
- 精密制造：借助牵引梁，它可以帮助我们组装和管理微小部件，从而提高复杂产品生产的效率和精度。
- 生物医学用途： 牵引梁可以允许非侵入性地移动小材料，从而促进药物和疗法的靶向输送。
- 材料科学： 牵引光束可用于在纳米和微观水平上检查和操纵材料，从而促进新材料和应用的开发。
- 太空探索： 借助更强大的牵引光束，可以捕获和操纵小行星或太空碎片，以防止发生事故、收集有用的材料并促进安全的太空探索。
- 机器人技术：机器人可以使用牵引光束来控制和操纵非常小的物体，从而提高其动作的精度和效率。
- 环境保护：牵引光束可以帮助去除环境中的颗粒或污染物，例如海洋中的微塑料或空气中的污染物。
- 安全和防御：有一天，牵引光束可用于处理和控制安全和防御环境中的小物体，例如化解爆炸物或中和无人机。
牵引梁的挑战和局限性
尽管牵引光束潜力巨大，但毫无疑问，在将其转化为“大众”技术之前，仍然面临一些挑战（特别是在基于激光的“光学”牵引光束领域）。
首先， 光的色散 带来了不小的重要问题。激光束的方向性必须很高，才能向物体施加目标力，因为光会向各个方向散射。根据物体的特性，例如质量和尺寸，可能需要不同的激光器。
那么，对于宏观物体， 光学牵引力 必须显着增加，这意味着设备的尺寸、复杂性和成本的增加。因此，对于设备和被操纵的物体来说，参数的选择变得非常微妙。
“激光”牵引光束的另一个问题是 过热。目前，任何用于医疗领域的“光镊”的高光强度都可能损坏生物样本。
尽管存在这些挑战，牵引梁仍提供了许多应用机会。 通过不断的研究和开发，我们可以克服这些限制，为令人兴奋的新应用铺平道路。
想象一下我们可以在没有身体接触的情况下处理物体的未来，让我们能够在没有伤害风险的情况下处理危险或敏感材料。 未来（就像其他技术一样）我们将观看 Roddenberry 传奇的旧剧集，这似乎只是一个预测。 那传送呢？
