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中国科学技术大学硕士学位论文摘要 摘要 随着科技的进步，人们对物质特性的认识日益向微小尺度深入，因此，微 区物性的测量越来越受到人们的重视。本论文的中心之一就是利用光镊微操作 技术研究微区物性，特别是微区温度的测量。温度不仅是重要的物理量，也是 国际单位制中七个基本量之一。在自然界中任何物体的物理和化学性质都与温 度有着密切的关系。比如在光镊微( 微米尺度) 操作系统中，需要了解被操作对 象所处环境温度变化的情况，从而可以更好的了解和控制被操作对象的行为。 本文的工作之一就是建立利用光镊技术测量液相微区温度的方法。温度的 测量都是利用物质某些性质随温度变化的特性，而所建立的新方法是通过直接 测量被探测体系微区内微粒的布朗运动来确定该微区的温度。由于用作测温 “探头”的微粒的尺寸是微米量级的，解决了微区温度测量中微小探测头难以 制各的困难；与此同时，利用光镊技术可操控及移动微小粒子至任意确定空间 位置的特点，可实现精确定位的温度测量，满足了对液相微区温度测量的实际 需求。论文阐述了该方法的原理，从实验上论证了方法的可行性，并对方法的 精度和进一步发展进行了讨论。 本论文进而利用所发展的新方法，从实验上研究了光镊应用中一直困扰人 们的光镊光束的热效应问题，首次从实验上确证了光镊加热效应，并对光镊关 闭后此热效应耗散过程进行了初步研究，由此推断得到光镊引起的小球温升， 与先前的理论估测一致。所发展的方法将为针对具体研究对象选择合适的光镊 参数( 波长、强度) 提供可靠的实验依据。我们还运用光镊技术研究了混合液体 黏滞系数的组分依赖关系，这种非接触式的测量技术是采用微容量样品池进行 的，所以大大降低了对样品的需求量；此外，所用样品池可以是密闭式的，使 得该方法特别适用于对易挥发液体及其混合溶液的黏度测量。 本论文的另一项工作是“便携式分子马达生物传感超灵敏检测仪”的研 制。面临当前世界性疾病对人类健康、社会稳定带来危害的严峻问题，寻求一 种能对疾病做到早期的快速、灵敏且可靠诊断的新技术、新方法，开发出超灵 敏的测定技术和便利的检测仪器具有重要的现实意义。本工作是基于合作方( 中 科院生物物理所的乐加昌老师研究小组) 在a t p 合酶旋转分子马达与免疫识别 中国科学技术大学硕士学位论文摘要 技术上的研究成果提出的。我们从物理和技术的角度讨论了相关检测分析方法 和技术，提出了配套的检测装置的设计方案，完成了原理性装置的搭建和验证 工作，以及样机的设计、研制及测试工作。结果显示，样机已具备观测和处理 生物样品的荧光图像等最基本的功能。论文还给出了进步完善仪器性能的改 进意见。以上工作进展，为达成最终的研制目标，成就造福人类的美好愿望， 奠定了工作基础。 关键词：光镊，温度，黏度，布朗运动，生物传感器，检测仪 中国科学技术大学硕士学位论文 摘要 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ep r o g r e s s i n go fs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y ，t h eu n d e r s t a n d i n go ft h e m a t t e rc h a r a c t e r i s t i c si ss p r e a d i n gt om i c r os c a l e s ot h em e a s u r e m e n to ft h em a t t e r p r o p e r t i e si na w a n t e dm i c r o - a r e ab e c o m e sm u c hm o r ei m p o r t a n tt h a nb e f o r e o n eo f t h em a i nw o r k si nt h i st h e s i si st od e v e l o pan e wm e t h o db a s e do no p t i c a lt w e e z e r sf o r s t u d y i n g t h ep h y s i c a lc h a r a c t e r si n m i c r o a r e a ，e s p e c i a l l yt h et e m p e r a t u r e t h e t e m p e r a t u r ei sn o to n l ya l li m p o r t a n tp h y s i c a lq u a n t i t y , b u ta l s oo n eo ft h es e v e n f u n d a m e n t a lq u a n t i t i e si nt h ei n t e r n a t i o n a ls y s t e mo fu n i t s t h ep h y s i c a la n d c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fa l lo b j e c t si nn a t u r ea r et e m p e r a t u r ed e p e n d e n t w h e nt h e m i c r os c a l em a t t e ri ss t u d i e ds u c ha si nt h ec a s eo fo p t i c a lt w e e z e r sa p p l i c a t i o n ，i n o r d e rt ou n d e r s t a n db e t t e rt h eb e h a v i o ro ft h et r a p p e do b je c t ，i ti sn e c e s s a r yt ok n o w t h el o c a lt e m p e r a t u r ef i e l dw i t hh i g hs p a c er e s o l u t i o n ，t h a ti s ，t h em e a s u r e m e n ti n m i c r oa r e ai sn e e d e d i n t h i sw o r kan e wm e t h o do fm e a s u r i n gt h et e m p e r a t u r ea taw a n t e dm i c r o - a r e ai nl i q u i d b yu s i n gt h et e c h n o l o g yo fo p t i c a l t w e e z e r si s d e v e l o p e d a l lm e t h o d so fm e a s u r i n g t h e t e m p e r a t u r ea r eb a s e do nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et e m p e r a t u r ea n ds o m ep r o p e r t y o ft h e m a t t e r t h em e t h o dh e r ei sd i r e c t l yb a s e do nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h et e m p e r a t u r ea n dt h e b r o w n i a nm o t i o no fap a r t i c l es u s p e n d i n gi nt h el i q u i d h e r et h eb r o w n i a np a r t i c l e s e r v e sa st h et e m p e r a t u r es e n s o r ，o fw h i c ht h es i z ei su s u a l l ya r o u n dm i c r o n ，m u c h s m a l l e rt h a nt h es i z eo ft h eo r d i n a r ys e n s o r t h i sf a c te n a b l e st h et e m p e r a t u r e m e a s u r e m e n tw i t hh i g hs p a c er e s o l u t i o n a tt h es a m et i m e ，t h ef e a t u r eo ft h eo p t i c a l t w e e z e r s ，t h a ti t i se a s yt oc o n t r o lt h ed e t e c t o ri nag i v e ns m a l la r e ao ft h el i q u i d ，m a k et h e d e t e c t i o na ta n yw a n t e dm i c r oa r e ap o s s i b l y b a s e do nt h ea b o v ew o r k ，w es t u d i e dt h ec h a n g i n go ft e m p e r a t u r ec a u s e db yo p t i c a l t w e e z e r si nam i c r o m e t e r - s i z er e g i o n t h em e a s u r e dt e m p e r a t u r er i s i n gc a u s e db yt r a p p i n gb e a mi s c o n s i s t e n tw i t ht h et h e o r e t i c a lv a l u ee s t i m a t e db e f o r e t h i sk i n do fm e a s u r e m e n tw i l lc e r t a i n l y g i v eac r i t e r i o nf o rc h o o s i n gp r o p e rp a r a m e t e r so f t h es y s t e mi nd i f f e r e n tc a s e ，s u c ha st h e w a v el e n g t ho rt h ei n t e n s i t yo ft h el a s e r i na d d i t i o n ，w es t u d i e dt h er e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h ev i s c o s i t ya n dt h ec o n c e n t r a t i o no fs o l u t i o n sb yo p t i c a lt w e e z e r st o o t h e a m o u n to fs a m p l en e e d e di nt h i sm e a s u r e m e n ti sm u c hl e s st h 衄t h a ti no t h e rm e t h o d s i na d d i t i o n ，d u et ot h en o n c o n t a c tf e a t u r eo ft h eo p t i c a lm a n i p u l a t i o nt h es a m p l ec e l l u s e dh e r ec o u l db eas e a l i n go n e ，w h i c hm a k e si te a s yt om e a s u r et h ev o l a t i l el i q u i do r i t i 中国科学技术大学硕士学位论文 摘要 i t ss o l u t i o n s a n o t h e rw o r ki n t h i st h e s i si st od e v e l o pan e wk i n do fp o r t a b l es e n s i t i v e e q u i p m e n tu s e df o rd e t e c t i n gv i r u s t h i sw o r ki s b a s e do nt h er e s u l ta b o u tf o f t a t p a s eb i o s e n s o ro ft h em r y u ea n dh i st e a mi ni n s t i t u t eo fb i o p h y s i c so fc h i n e s e a c a d e m yo fs c i e n c e s w ed i s c u s s e dh e r et h ed e s i g n i n g ，b u i l d i n ga n dt e s t i n go ft h e e q u i p m e n tp r o t o t y p e t h et e s t i n gr e s u l t si n d i c a t et h a tt h eb u i l tp r o t o t y p ep o s s e s s e s e l e m e n t a r yf u n c t i o n s a n dp r o p o s a l st oi m p r o v et h ee q u i p m e n tp e r f o r m a n c ea r ea l s o s u g g e s t e d k e yw o r d ：o p t i c a lt w e e z e r s ；t e m p e r a t u r e ；v i s c o s i t y ；b r o w n i a nm o t i o n ；b i o s e n s o r ； d e t e c t i o ne q u i p m e n t ； i v 中国科学技术大学硕士学位论文绪论 第一章绪论 1 1 引言：从光压到光镊 光的本质是电磁波，它既具能量也有动量。当光与物质发生相互作用，如 被物体吸收、反射、折射时，将把它的动量传给物体，对物体产生力的作用， 从而表现出了光的力学特性。这种由于动量的传递，使被照射物体在单位面积 上受到的光的作用力，即光压。由此可见，光与物质的相互作用不仅能产生热 效应，光化学效应，还会产生力学效应。 早在1 9 0 1 年，列别捷夫首先在实验上观察到了光压现象。1 9 0 9 年，德拜 在他的关于辐射压力的博士论文中首先建议用辐射压力来抵消重力，但由于普 通光源所产生的辐射压力极其微弱，故无法实现。直至1 9 6 0 年激光的出现，为 光悬浮的实现提供了实验条件。1 9 6 8 年，苏联光谱学家l e t o k h o v 就首先提出利 用光的力学效应来限制原子的思想【lj ，光学势阱概念便随之问世了。7 0 年代初 期，美国贝尔( b e l l ) 实验室的a a s h k i n 首次利用激光产生的辐射压力对自由 悬浮在液体中的粒子成功地进行了加速实验，从实验上观察到了激光的辐射压 力【2 3 】：此后，他们又发现微粒会在横向被吸入光束( 微粒的折射率大于周围介质 的折射率) ；在这些研究工作的基础上，a a s h k i n 等人又提出了利用光压操纵微 粒的思想，建议用两束相向照射的激光束形成的驻波阱来俘获较大的粒子，并 实现了对水溶液中折射率比水大的小球的成功捕获【4 】，建立了利用光压操纵微 粒的工具，从而揭开了辐射压力科学应用的篇章。随后，他又提出单束漂浮势 阱( 1 e v i t a t i o n ) 的设想，并通过成功地悬浮起一个直径为2 0 t m 的透明玻璃小球 【5 ，6 j 。但这两种方法都存在结构复杂、应用不便的缺点。1 9 7 8 年，a a s h k i n 再次 提出了另一种单光束势阱的设想【7 8 j ，即通过显微物镜对激光的强聚焦，利用 “梯度力”形成一个三维空间稳定的光陷阱，并于1 9 8 6 年，用此方法实现了对 半径在1 0 , - 一2 5 9 m 之间的粒子稳定地俘获1 9 j ，即当单独一束高会聚激光照射到微 小粒子上的时候，光场和粒子的相互作用可以形成稳定的三维光学势阱，它可 以吸引微粒并把它局限在焦点附近，利用这一原理操控微小粒子的装置就被形 象地称为光镊( 或光阱) 2 , 9 , 1 0 】。由于光镊是用一束光形成的梯度力势阱来操控 中国科学技术大学硕士学位论文绪论 粒子的，因此光镊的正式名称为“单光束梯度力势阱” ( s i n g l e b e a mo p t i c a l g r a d i e n tf o r c et r a p ) 。对光辐射压力多年的探索与研究，为“光镊”技术的研 究与应用奠定了扎实的基础。 1 2 光镊技术的应用和进展 迄今为止，光辐射压力已得到了比较广泛的研究与应用，尤其是在此基础 上发展起来的光镊技术。 光镊最突出的特点在于它可以对微小粒子进行非机械接触式的捕获和操纵 【9 】。这种非接触性的操控方式使人们可以在不影响粒子本身性质和周围环境的 情况下操控和观察粒子，并对粒子的性质以及它与周围环境的相互作用进行研 究。光镊的另一基本功能是作为微小力的传感器或探针。基于其上述独特功能 光镊技术已被广泛应用于生物学，物理学和化学等涉及微小粒子的研究领域和 技术部门，成为研究各种凝聚态物质微粒物性的特有工具。 直接捕获液体、胶体或空气中的粒子，生物活细胞、细菌、病毒，甚或单 个分子、原子等，并进行精细地操作与控制，是光镊技术最简单的应用。例如 利用光镊捕获选定的生物细胞等微小粒子，操控它们使之相对于其它微粒运 动、实现微小粒子的精细分类1 1 1 , 1 2 1 。光镊的这种操控微粒的功能又被用来使粒 子按人们的需要排布成特定结构的聚集体【l3 l ，这种微粒人工排布技术为将来的 纳米器件组装提供了新的手段。人们还利用光镊操控两个或多个微粒，研究它 们之间【1 4 - 2 s 以及与其它物体表面间的相互作用 2 6 , 2 7 】。另一方面，光镊作为微小 力的探针，已被用来测量细胞，生物大分子及其它微小的宏观微粒的弹性，刚 性等各种静态力学性质，以及这些微粒在各种物理，化学和生物过程中的动态 力学行为。一个突出的例子就是利用光镊对生物分子马达在生化过程中产生的 力和运动过程的研究2 8 , 2 9 】，为揭开生命运动本原之谜提供了实验基础。微纳米 粒子的操控是对它们的个体行为进行细致研究的首要条件，除了利用光镊本身 测力的功能研究对象的力学特性外，光镊还与其它探测手段相结合，来获得被 控制在一定外晃条件下的微粒的各种信息，诸如光谱特性，以深入理解微粒与 其它物体相互作用过程的微观机制。此外，“光镊”还可和其他的激光工具相 结合，最重要的例子当数光镊与光刀结合在一起的全光学微加工机器，这种光 学夹具和刀具组成的机器是对微小粒子进行各种显微加工的特有手段，已用于 中国科学技术大学硕士学位论文绪论 选择性的细胞融合，单条染色体分选，染色体切割和片断回收等显微加工【2 卜 2 9 q o 。3 2 1 。基于光镊技术及其与其它实验手段的结合，对微小凝聚态粒子的研究 已经扩展到非线性光电效应【3 3 1 、球状凝聚物散射、折射率测量，微小液滴的拉 曼( r a m a n ) 光谱等研究方面。例如用光镊移动微胶囊，然后在指定位置上开 孔引出胶囊内的物质使之进行化学反应，同时进行实时光谱分析，跟踪观察化 学反应的过程，使常规操作机械无法完成的微观精密化学实验得以实现。 与此同时，以上这些光镊的应用研究领域也对光镊本身提出了新的要求， 促进了光镊技术和设备的发展。在生物大分子的操控和研究上，发展了通过操 控作为中介手柄的微米小球来实现对黏附于其上的更小的微粒实现操控的间接 操控技术，使光镊的应用深入到了分子层次，实现了对分子动力原蛋白、血影 以及细胞骨架等大分子的研究【3 4 - 4 2 1 。出现了可有效提高捕获力的环形光光镊 【4 3 】；以一定频率开关的闪频光镊【2 6 , 2 7 】；可以限制粒子在激光束扫描轨迹上运动 的扫描光镊4 4 】；可以同时独立操控两个或者多个粒子的双光镊4 5 1 和多光镊；可 以实现纳米精度位移测量和皮牛力监测的纳米光镊技术【4 6 却】：以及拉盖尔一高斯 ( l g ) 1 5 0 1 光束形成的可以转动被捕获粒子【5 1 1 ，并可以操控低折射率小球和金 属微粒【53 j 的光镊等等新的光镊技术。这些新的光镊技术的出现使得光镊可以应 用于更多的研究领域，推动微米级物质研究的深入发展。 光镊技术是一项正在蓬勃发展的新技术，为满足应用提出的需求，发展新 的技术和方法仍将是今后光镊技术发展的一个重要方向。本论文就是围绕这一 方向开展研究的。 1 3 本文主要内容 本文主要围绕“光镊技术在液相体系微区特性参数测量中的应用”这一课 题展开研究，提出一种利用光镊技术测量液相微区温度的新方法。此外，还介 绍了在已有生物学研究的基础上，研制“便携式分子马达生物传感超灵敏检测 仪”已取得的工作进展。 由于论文的主要工作是围绕光镊技术在液相体系微区特性参数测量中的应 用开展的，因此在介绍我们的研究工作之前，首先在第二章中介绍了作为本研 究主要工具的光镊的原理。 中国科学技术大学硕士学位论文 绪论 第三、四章为我们的主要研究工作。 随着科技的进步，人们对物质运动特性的认识日益向微小尺度深入，很多 相互作用局限在很小的空间区域，导致体系局部状态和物性，如黏度，温度等 的变化，因而需要对体系微区特性进行细致的测量，为深入理解相互作用的规 律提供实验依据。作为体系状态的重要参数的温度，也与相互作用的特点和过 程密切相关，微区温度的测量也因此越来越受到人们的重视。已有的测量体系 内部微区温度方法还存在很大因难。 在第三章中，我们针对以上的实际需要和存在的困难，提出了“利用光镊 技术测量液相微区温度”的方法，具体论述和介绍了测量原理，方法和实验装 置、并通过实验论证了所提出的方法的可行性。在该节的最后对这新方法的测 量精度进行了分析讨论，对该方法的进一步完善和发展作了评述。并利用所发 展的微区温度测量方法，从实验上研究了光镊应用中一直困扰人们的光镊光束 热效应问题，也即光镊光束本身对粒子以及它周围的环境的加热效应。该研究 首次从实验上论证了已有的对于光镊引起的温度变化的理论估测，得到的结果 与先前理论的估测基本一致。此外，还运用光镊技术研究了混合液体黏滞系数 的组分依赖关系，扩展了方法的适用范围。 疾病的快速、早期诊断对于挽救生命、防止传染病的暴发和改善人类健康 具有重要意义。而在疾病初期，血液和体液中所含的与疾病相关的标志性分子 的量很低，以致当前国内外已发展的众多诊断各种疾病的早期检测技术、方 法，尚难以完全做到对疾病早期、灵敏且简便但可靠地测定，满足早期诊断的 要求。论文的最后一章介绍我们为解决这一问题，与中科院生物物理所的乐加 昌老师研究小组合作，在他们旋转分子马达生物传感器的研究基础上，开发 “便携式分子马达生物传感超灵敏检测仪”的研究结果。论文在对研究工作的 背景知识一生物领域f o f 一a t p a s e 分子马达的结构、特性以及已有的研究成果做 了简要介绍后，具体地从物理和技术的角度讨论了检测仪的设计目标、物理设 计、方案的实验研究、以及检测仪样机研制的初步结果。该研究为仪器的进一 步改进与完善、最终目标的完成，奠定了基础。 中国科学技术大学硕士学位论文绪论 本章参考文献 1 v s l e t o k o v ，p i s m uz h e k s p t e o r f i z ，t ，3 4 8 ( 19 6 8 ) ( t e t p 1 e t t t ，2 7 2 ( 19 6 9 ) ) 2 a a s h k i n a c c e l e r a t i o na n dt r a p p i n go fp a r t i c l e sb yr a d i a t i o np r e s s u r e j 】p h y s r e v 1 e t t ， 19 7 0 ，2 4 ( 4 ) ：15 6 一l5 9 3 a a s h k i n t h ep r e s s u r eo f l a s e rl i g h t s c i j a m 1 9 7 2 2 2 6 ( 5 ) ：6 3 7 1 4 a a s h k i n p h y r e x 1 e t t j ，1 9 7 0 ，2 5 ：1 3 2 1 5 a a s h k i na n dj m d z i e d z i c o p t i c a ll e v i t a t i o nb yr a d i a t i o np r e s s u r e 【j a p p l p h y s 1 e t t ， 1 9 7 1 ，1 9 ( 6 ) ：2 8 3 - 2 8 5 6 g r o o s e n ，c i m b e r t t h et e m 。0 1m o d e ll a s e rb e a mj ap o w e rt o o lf o ro p t i c a ll e v i t a t i o no f v a r i o u st y p e so f s p h e r e j ，o p t c o m m w n 1 9 7 8 ，2 6 ( 3 ) ：4 3 2 - 4 3 6 7 a a s h k i n t r a p p i n g o fa t o m s b y r e s o n a n c e sr a d i a t i o n p r e s s u r e j p h y r e x 1 e t t ， 19 7 8 ，4 0 ( 12 ) ：7 2 9 - 7 3 2 8 a a s h k i n a p p l i c a t i o no f l a s e rr a d i a t i o np r e s s u r e s c i e n c e j a m 1 9 8 0 ，2 1 0 ：1 0 8 卜1 0 8 8 9 a a s h k i n ，j m d z i e d z i c ，j e b j o r k h o l m ，a n ds c h u ，“o b s e r v a t i o no fas i n g l e - b e a mg r a d i e n t f o r c eo p t i c a lt r a pf o rd i e l e c t r i cp a r t i c l e s ，”o p t l e t t 1 1 ，2 8 8 2 9 0 ( 1 9 8 6 ) 1 0 李银妹，光镊原理、技术和应用中国科学技术大学出版社1 9 9 6 11 a a s h k i na n dj m d z i e d z i c o p t i c a lt r a p p i n ga n dm a n i p u l a t i o no fv i r u s e sa n db a c t e r i a s c i e n c e ，1 9 8 7 ，2 3 5 ：1 5 1 7 1 5 2 0 12 a a s h k i n e ta 1 o p t i c a lt r a p p i n ga n dm a n i p u l a t i o no fs i n g l ec e l l su s i n gi n f r a r e dl a s e rb e a m s n a t u r e ( l o n d o n ) j 】，19 8 7 ，3 3 0 ：7 6 9 7 71 13 x us h e n g - h i a ，l iy i n m e i ，l o ul i r e n ，e ta 1 s t e a d yp a t t e r so fm i c r o p a r t i c l e sf o r m e db yo p t i c a l t w e e z e r s j p n j a p p l p h y s 【j ，2 0 0 2 ，4 1 1 6 6 - 1 6 8 14 j c c r o c k e r “m e a s u r e m e n to ft h eh y d r o d y n a m i cc o r r e c t i o n st ot h eb r o w n i a nm o t i o no ft w o c o l l o i d a ls p h e r e s ，”j c h e m p h y s 1 0 6 ，2 8 37 2 8 4 0 ( 19 9 7 ) 15 j c c r o c k e r ，a n dd g g r i e r ，“m i c r o s c o p i cm e a s u r e m e n to ft h ep a i ri n t e r a c t i o np o t e n t i a lo f c h a r g e - s t a b i l i z e dc o l l o i d ，”p h y s r e v l e t t 7 3 ，3 5 2 - 3 5 5 ( 1 9 9 4 ) 16 j c c r o c k e r ，a n dd g g r i e r ，“w h e nl i k ec h a r g e sa t t r a c t ：t h ee f f e c t so fg e o m e t r i c a l c o n f i n e m e n to nl o n g - r a n g ec o l l o i d a li n t e r a c t i o n s ，”p h y s r e v l e t t 7 7 ，1 8 9 7 1 9 0 0 ( 1 9 9 6 ) 17 r j o w e n ，j c c r o c k e r ，r v e r m a ，a n da g y o d h ，“m e a s u r e m e n to fl o n g r a n g es t e r i c r e p u l s i o n sb e t w e e nm i c r o s p h e r e s d u et oa na d s o r b e dp o l y m e r ，”p h y s r e v e 6 4 ，a r t n o 11 4 0 1 ( 2 0 0 1 1 18 a d d i n s m o r e ，a g y o d h ，a n dd j p i n e ，“e n t r o p i cc o n t r o lo fp a r t i c l em o t i o nu s i n gp a s s i v e s u r f a c em i c r o s t r u c t u r e s ，”n a t u r e3 8 3 ，2 3 9 - 2 4 2 ( 19 9 6 ) 1 9 r v e r m a ，j c c r o c k e r ，t c l u b e n s k y ，a n da g y o d h ，“e n t r o p i cc o l l o i d a li n t e r a c t i o n si n c o n c e n t r a t e dd n as o l u t i o n s ，”p h y s r e v 1 e t t 8 1 ，4 0 0 4 4 0 0 7 ( 1 9 9 8 ) 2 0 j c c r o c k e r ，j a m a t t e o ，a d d i n s m o r e ，a n da g y o d h ，“e n t r o p i ca t t r a c t i o na n dr e p u l s i o ni n b i n a r yc o l l o i d sp r o b e dw i t hal i n eo p t i c a lt w e e z e r s ，”p h y s r e v l e t t 8 2 ，4 3 5 2 - 4 3 5 5 ( 1 9 9 9 ) 21 s h x u ，l r l o u ，y m l i ，a n dz w s u n ，“o nt h ea g g r e g a t i o nk i n e t i c so ft w op a r t i c l e s 5 中国科学技术大学硕士学位论文 绪论 t r a p p e di na no p t i c a lt w e e z e r s ，”c o l l o i d ss u r ea2 2 5 ，15 9 16 3 ( 2 0 0 5 ) 2 2 s h x u ，y m l i ，a n dl r l o u ，“a x i a lo p t i c a lt r a p p i n gf o r c e so nt w op a r t i c l e st r a p p e d s i m u l t a n e o u s l yb yo p t i c a lt w e e z e r s ，”a p p l o p t 己接收 2 3 z w s u n ，s h x u ，g l d a i ，y m l i ，l r l o u ，q s l i u ，a n dr z z h u ，“am i c r o s c o p i c a p p r o a c ht os t u d y i n gc o l l o i d a ls t a b i l i t y ，”j c h e m p h y s 11 9 ，2 3 9 9 2 4 0 5 ( 2 0 0 3 ) 2 4 z w s u n ，s h x u ，j l i u ，y m l i ，l r l o u ，a n dj c x i e ，“i m p r o v e dp r o c e d u r eo nt h e m i c r o s c o p i ca p p r o a c ht od e t e r m i n ec o l l o i d a ls t a b i l i t y ，”j c h e m p h y s 己接收 2 5 z w s u n ，y m l i ，s h x u ，l r l o u ，g l d a i ，a n dx q d o n g ，“ad i r e c tt e s to nt h ep o s s i b i l i t y o fa na g g r e g a t ei nd i s p e r s i o nb e i n gd i s r u p t e db ys h e a rf l o w ，”j c o l l o i di n t e r f a c es c i 2 4 2 ， 1 5 8 1 6 3 ( 2 0 0 1 ) 2 6 b h l i n ，j y u ，a n ds a r i c e ，“d i r e c tm e a s u r e m e n t so fc o n s t r a i n e db r o w n i a nm o t i o no fa n i s o l a t e ds p h e r eb e t w e e nt w ow a l l s ，”p h y s r e v e6 2 ，3 9 0 9 3 919 ( 2 0 0 0 ) 2 7 b h l i n ，j y u ，a n ds a r i c e ，“d i f f u s i o no fa ni s o l a t e dc o l l o i ds p h e r ec o n f i n e db e t w e e nf l a t p l a t e s ，”c o l l o i d ss u r f a1 7 4 ，121 131 ( 2 0 0 0 ) 2 8 j e f f f r e y ，t f i n e r ，e ta 1 s i n g l em y o si nm o l e c u l em e c h a n i c s ：p i c o n e ut o nf o r c e sa n dn a n o m e t e r s t e p s n a t u r e j ，1 9 9 4 ，3 6 8 ：11 3 一1 1 9 2 9 r o b e r tm s i m m o n s ，j j f i n e r ，s c h u ，e ta 1 q u a n t i t a t i v em e a s u r e m e n t so ff o r c ea n d d i s p l a c e m e n tu s i n ga no p t i c a lt r a p b i o p h y s i c a lj o u r n a l j ，19 9 6 ，7 0 ：18l3 一l8 2 2 3 0 r w s t e u b i n g ，s c h e n g ，w h w r i g h t ，e ta 1 l a s e ri n d u c e dc e l lf u s i o ni nc o m b i n a t i o nw i t h o p t i c a lt w e e z e r s ：t h el a s e rc e l lf u s i o nt r a p j 】c y t o m e t r y ，1 9 9 1 ，1 2 ( 6 ) ：5 0 5 - 5 1 0 3 1 l iy i n m e i ，l o ul i r e n l a s e r i n d u c e dt o b a c c op r o t o p l a s ti nf u s i o n j s c i e n c ec h i n a ，1 9 9 9 ， 4 2 ( 2 ) ：1 2 2 1 2 7 3 2 m w b e r n s ，w h w r i g h t ，b j t r a m s e r g ，e ta 1 u s eo fal a s e r - i n d u c e df o r c et r a pt os t u d y c h r o m o s o m em o v e m e n to nt h em i t o t i cs p i n d l e j 】n a t l a c a d s c i u s a ，1 9 8 9 ，8 6 ：4 5 3 9 - 4 5 4 3 3 3 k s o s a k i ，m k o s h i o k a ，h m i s a w a ，e ta 1 o p t i c a lt r a p p i n go fam e t a lp a r t i c l ea n daw a t e rd r o p l e t b yas c a n n i n gl a s e rb e a m j 】a p p l l e t t ，19 9 2 ，6 0 ( 7 ) ：8 0 7 - 8 0 9 3 4 k s u o b o d a ，c f s c h m i d t ，b t s c h n a p pe ta 1 d i r e c to b s e r v a t i o no f k i n e s i ns t e p p i n gb yo p t i c a l t r a p p i n gi n t e r f e r o m e t r y n a t u r e j ，1 9 9 3 ，3 6 5 ( 2 1 ) ：7 2 1 7 2 7 3 5 h r u b i n s z t e i n d u n l o p ，m e j f r i e s e ，e ta 1 o p t i c a lt r a p p i n g o fa b s o r b i n g p a r t i c l e s i n p r e s s ( 1 9 9 7 ) f r o mt h ea u t h o r sd e p t o fp h y s i c s ，t h eu n i v e r s i t yo fq u e e s l a n d ，q u e e s l a n d ， b r i s b a m e ，q l o d4 0 7 2 a u s t r a l i