當(dāng)光照射在物體上，也會對物體產(chǎn)生作用力，就像風(fēng)吹動帆一樣。從儒勒?凡爾納到阿瑟?C?克拉克，科幻作家們不止一次幻想過運(yùn)用太陽光的作用力來推動“太陽帆”，驅(qū)動飛船在星際中航行。然而，在地球上，太陽光的作用力實(shí)在微乎其微，沒有人能用陽光來移動一個物體。但是，在11月27日的《自然》雜志上，在美國耶魯大學(xué)從事研究的中國學(xué)者發(fā)表文章，首次證實(shí)在納米世界里，光真的可以驅(qū)動“機(jī)器”??由半導(dǎo)體做成的納米機(jī)械。

      這項(xiàng)研究，結(jié)合了兩個最前沿的納米科學(xué)領(lǐng)域，即納米光子學(xué)和納米力學(xué)?！霸诤暧^尺度上，光的力實(shí)在太微弱，沒有人能感覺到。但是在納米尺度上，我們發(fā)現(xiàn)光具有相當(dāng)可觀的力，足以用來驅(qū)動像集成電路上的三極管一樣大小的半導(dǎo)體機(jī)械裝置。”領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)研究的耶魯大學(xué)電子工程系教授唐紅星這樣介紹。其實(shí)，此前光的力已經(jīng)被物理學(xué)家和生物學(xué)家應(yīng)用于一種叫做“光鑷”的技術(shù)中，用來操控原子和微小的顆粒?！拔覀兊难芯縿t是把光集成在一塊小小的芯片上，使它的強(qiáng)度增加數(shù)百萬倍，從而用來操控納米半導(dǎo)體器件。”這篇論文的第一作者、博士后研究員李墨進(jìn)一步闡釋說。

      在耶魯大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里，兩位科學(xué)家和來自北京大學(xué)的研究生熊馳及合作者們一起，使用最先進(jìn)的半導(dǎo)體制造技術(shù)，在硅芯片上鋪設(shè)出一條條光的線路，稱之為“光導(dǎo)”。當(dāng)激光器發(fā)出的光被接入這樣的芯片后，光就可以像電流在導(dǎo)線里一樣，沿著鋪好的光導(dǎo)線路“流”動。理論預(yù)測，在這樣的結(jié)構(gòu)中，光會對引導(dǎo)它的導(dǎo)線產(chǎn)生作用力。為了證實(shí)這樣的預(yù)測，他們把一小段只有10微米長的光導(dǎo)懸空，讓它可以像吉他弦般產(chǎn)生振動。如果光確實(shí)產(chǎn)生力并作用在它上面，那么當(dāng)光的強(qiáng)度被調(diào)制到和光導(dǎo)的振動一致的頻率時，共振就會產(chǎn)生。這樣的共振就會在透射的光中產(chǎn)生同樣頻率的一個峰。這正是3位中國科學(xué)家經(jīng)過半年多的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算，最終在他們的測量儀器上看到的令人信服的現(xiàn)象。之后，他們通過大量實(shí)驗(yàn)證明，這個作用力的大小和理論預(yù)期非常一致。因?yàn)楣獾乃俣缺入娏饕斓枚?，所以這種光產(chǎn)生的力預(yù)期可以以幾十吉赫茲(GHz)的速度驅(qū)動納米機(jī)械。

      此項(xiàng)研究成果有望引領(lǐng)出新一代半導(dǎo)體芯片技術(shù)??用光來取代電。未來運(yùn)用這種新技術(shù)，科學(xué)家和工程師們可以實(shí)現(xiàn)基于光學(xué)和量子原理的高速高效的計(jì)算和通信。