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用雷射光捕抓粒子 前贝尔实验室研究员Arthur Ashkin获颁诺贝尔奖
 

【CTIMES/SmartAuto 报导】   2018年10月08日 星期一

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Arthur Ashkin,前贝尔实验室(Bell Laboratories)研究员,日前因对「光学镊子(optical tweezers)的发明和其在生物系统上的应用」贡献,获颁2018诺贝尔物理学奖。Arthur Ashkin与Gerard Mourou和Donna Strickland两位学者共享该奖项,後两位学者则是以「产生高强度、超短脉冲雷射的方法」获奖。

Arthur Ashkin
Arthur Ashkin

诺贝尔物理学奖的瑞典皇家科学院评选委员表示,今年获表扬得奖者的研究是「在雷射物理学领域有突破性的发明。」

Arthur Ashkin於1922年9月2日(今年96岁)在纽约布鲁克林出生。他在1947年获得哥伦比亚大学物理学学士学位,1952年取得康乃尔大学核子物理学博士学位。1942年至 1945年於陆军服役时,Ashkin任职於哥伦比亚辐射实验室。1952年他加入AT&T贝尔实验室,最初从事微波领域的研究,後来转换至雷射研究。

他在此时期的研究与发表的文章,大都是关於非线性光学、光纤、叁数振荡器、叁数放大器非线性光学以及雷射捕捉(laser trapping)。1960年代,他与其他学者共同发现了压电晶体(piezoelectric crystal)的光折变效应(photorefractive effect)。

他和同事首次观察到连续波、雷射谐波的产生、叁数放大,并发现了光折变效应而开始探索光纤中的非线性光学领域。许多人都认为Ashkin是运用雷射辐射压力的始祖。他在此方面的研究开创了光学捕捉和利用光学梯度压力操控电介质微粒的发展。

Arthur Ashkin发明了利用雷射光束手指(laser beam finger)捕捉粒子、原子、病毒及其他活细胞的光学镊子技术。如同贝尔实验室的其他例子,在进行通讯基础研究的过程中附带引发了突破性的发展,而在此案例中,则是光学通讯研究从此进入非线性光学系统的领域。

他从先进阶雷射光学的研究成果中,也发展出利用来自高功率雷射的光学「压力」来控制显微粒子的能力。在1987年他的研究获得重大突破,Ashkin利用光学镊子成功捕捉活体细菌,而且这些细菌毫发无伤。他率先发明的光学镊子现已广泛运用在生命机构原理的研究上。

他的研究根基於基础雷射物理学和光纤的非线性特质。透过探讨非线性的影响以及物质中的科尔效应(Kerr effect,又称二次光电效应),例如玻璃纤维,Ashkin意会到非线性物质中的自我聚焦和自我捕捉光的能力。这样的能力在应用於辐射压力後,发展出操控肉眼可见粒子的能力,也就是今日Ashkin受到诺贝尔奖肯定的发明。

Ashkin在1992年自贝尔实验室退休,不过,他仍然积极叁与贝尔实验室的家庭活动,他经常会造访位於纽泽西Holmdel市克劳福德山实验室(Crawford Hill Laboratory)的咖啡时光和野餐活动。

他是「利用雷射光学捕捉和操纵中性粒子(Optical Trapping and Manipulation of Neutral Particles Using Lasers)」(1997,Ashkin)一书的作者,同时他拥有47项专利。他在科学领域所做的贡献备受肯定、获奖无数,包括在1984年当选美国国家工程学院院士、1996年当选美国国家科学院院士、OSA颁发的Ives奖/Quinn奖和Townes奖、IEEE Laser and Electro-Optic Society的量子电子学奖、2003年获得APS Joseph F. Keithley在量测科学方面颁发的奖项、以及在光电领域的Rank Prize奖。

Ashkin也获得美国光学学会、美国物理学会及电机电子工程师学会(IEEE)研究员头衔。

關鍵字: 贝尔实验室  Arthur Ashkin 
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