0021]实施例1
[0022]首先，通过材料生长工艺产生微粒2且在其表面覆盖石墨烯薄层1，形成包裹石墨烯薄层的微粒3，如附图1(a)所示。其中包裹石墨烯薄层的微粒3的几何形状和尺寸可以采用有限时域差分法、有限元法等算法确定。
[0023]其次，在包裹石墨烯薄层的微粒3外表面附着纳米尺寸分子4，如附图1(b)所示。
[0024]然后，将表面附着纳米尺寸分子4的包裹石墨烯薄层的微粒3置于偏离入射光波的中心对称轴(z轴)的距离I (0〈1彡W(Z))，其中w (Z)为入射光束宽，随z的变化发生改变(-<z<+ oo )，当入射光为线偏振非平面波且石墨稀费米能级较低时(费米能级〈0.1eV)，处于偏离入射光波的中心对称轴的包裹石墨烯薄层的微粒3周围的玻印亭矢量为非对称分布，即包裹石墨烯薄层的微粒3上的总玻印亭矢量不为零，产生指向光束外围的非梯度光学力，使包裹石墨烯薄层的微粒3向光束外围运动，进而带动附着在包裹石墨烯薄层的微粒3表面的纳米尺寸分子4向光束外围运动，如附图2(a)所示。
[0025]之后，通过增加外加电场、温度、注入光强、和石墨烯的厚度等方式提高石墨烯的费米能级(费米能级>0.1eV)，使包裹石墨稀薄层的微粒3表面的总玻印亭矢量方向和大小发生改变，产生指向光束中心的非梯度光学力，使包裹石墨烯薄层的微粒3带动附着在其表面的纳米尺寸分子4向光束中心运动，如附图2(b)所示。
[0026]最后，通过减少外加电场、温度、注入光强、和石墨烯的厚度等方式降低石墨烯的费米能级(费米能级〈0.1eV)，此时包裹石墨烯薄层的微粒3受到的非梯度光学力又变回了向外，包裹石墨烯薄层的微粒3带动纳米尺寸分子4向光束外围运动，如附图2(c)所示。
[0027]这样我们通过改变石墨烯的费米能级，控制包裹石墨烯薄层的微粒3在入射光场中的运动轨迹，最终实现了对附着在包裹石墨烯薄层的微粒3表面的纳米尺寸分子4的可调谐捕获和筛选。
[0028]本发明系统主要由光源5、显微镜6和光学力显示器7构成。测试前可以将表面附着纳米尺寸分子4的包裹石墨烯薄层的微粒3置于样品池8内，光源5产生线偏振非平面波，射向样品池8，实现对表面附着纳米尺寸分子4的包裹石墨烯薄层微粒3的抓获和操纵。显微镜6可以用来观测微表面附着纳米尺寸分子4的包裹石墨烯薄层微粒3在入射光作用下所产生的运动轨迹。线偏振非平面波在表面附着纳米尺寸分子4的包裹石墨烯薄层微粒3产生的非梯度光学力由光力显示器7测得。本发明系统同时还包括控温器9、(XD摄像机10、监视器11、计算机12、和录像机13等(附图3所示)。利用CXD摄像机10对线偏振非平面波照射下的表面附着纳米尺寸分子4的包裹石墨烯薄层微粒3进行实时监测，并将所得的视频信号在显示器显示。录像机13可以用来记录图像。样品池8与控温器9相连，使表面附着纳米尺寸分子4的包裹石墨烯薄层的微粒3中石墨烯费米能级随样品池8的温度变化而改变。计算机12可以存储显微镜6所采集的视场信息。
[0029]以上所述是本发明应用的技术原理和具体实例，依据本发明的构想所做的等效变换，只要其所运用的方案仍未超出说明书和附图所涵盖的精神时，均应在本发明的范围内，特此说明。
【主权项】
1.一种线偏振非平面光波在包裹石墨烯薄层的微粒上产生可调谐非梯度光学力的方法，其特征在于，在线偏振非平面光波照射下，通过使包裹石墨烯薄层的微粒偏离入射光轴(z轴)中心，破坏包裹石墨烯薄层的微粒周围的玻印亭矢量对称分布，使包裹石墨烯薄层的微粒上的总玻印亭矢量不为零，产生非梯度光学力；且该总玻印亭矢量随石墨烯的费米能级的变化发生改变，进而改变总玻印亭矢量作用在包裹石墨烯薄层的微粒上的非梯度光学力的方向和大小，来调控包裹石墨烯薄层的微粒在入射光场中的运动轨迹，从而对附着在石墨烯薄层表面的纳米尺寸分子进行可调谐捕获和筛选，其中包裹石墨烯薄层的微粒处于入射光束内，且偏离光束沿入射方向的中心对称轴(Z轴)的距离为1，0〈1 <w(z) ；w(z)为入射光束宽，随Z的变化发生改变，-m <Z<+ OO ;其中，微粒的材料是金属或介质，外形是球体、椭球体、圆柱体、圆锥体、棱柱、正方体、长方体，体积在I立方纳米至1000立方微米。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，入射光为线偏振非平面波，类型包括高斯波、贝塞尔波、艾里波；入射光垂直照射包裹石墨烯薄层的微粒；频率范围为0.3 μπι?20 μ m ;功率范围为 0.1mff/ μ m2?1mW/ μ m 2。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的入射光的光源采用波长可调谐激光器、半导体连续或准连续激光或者发光二极管。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的包裹石墨烯薄层的微粒材料是金属或介质，金属是Al、Ag、Au、Cu、N1、Pt，介质是半导体材料如S1、Si02、GaAs、InP、Al2O3中的一种或聚合物。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的包裹石墨烯薄层是由M层碳原子层构成，其中KMS 100。6.根据权利要求1、2、4或5所述的方法，其特征在于，所述的附着在石墨烯薄层表面的纳米尺寸分子具有非手性结构或手性结构。7.根据权利要求1、2、4或5所述的方法，其特征在于，所述的包裹石墨烯薄层的微粒是通过材料生长工艺实现，包括磁控溅射、电子束蒸发、金属有机化合物化学气相沉淀、气相外延生长、分子束外延。8.根据权利要求1、2、4或5所述的方法，其特征在于，所述的包裹石墨烯薄层的微粒通过改变外加电场、温度、注入光强和石墨烯的厚度改变石墨烯的费米能级分布，进而改变石墨烯的介电系数及电导率。
【专利摘要】一种线偏振非平面光波在包裹石墨烯薄层的微粒上产生可调谐非梯度光学力的方法，使包裹石墨烯薄层的微粒偏离入射光轴中心，破坏包裹石墨烯薄层微粒周围的玻印亭矢量的对称分布，使包裹石墨烯薄层微粒上的总玻印亭矢量不为零，产生非梯度光学力。通过改变石墨烯的费米能级分布，改变包裹石墨烯薄层微粒上的总玻印亭矢量的方向和大小，进而改变总玻印亭矢量作用在包裹石墨烯薄层微粒上的非梯度光学力的方向和大小，来调控包裹石墨烯薄层微粒在入射光场中的运动轨迹，对附着在石墨烯薄层表面的纳米尺寸分子进行可调谐捕获和筛选。通过改变外加电场、温度、注入光强和石墨烯的厚度等方式改变石墨烯的费米能级分布，进而改变石墨烯的介电系数及电导率。
【IPC分类】G21K1/00, G02B21/32
【公开号】CN105137587
【申请号】CN201510442566
【发明人】曹暾
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月21日