Смоделирован «притягивающий» луч.

Сама идея о манипулировании образцами с помощью излучения не нова: первый оптический пинцет был охарактеризован около 25 лет назад. Сейчас эта методика нередко используется для захватывания и перемещения небольших диэлектрических объектов и позволяет прикладывать к ним силы, измеряющиеся пиконьютонами. Особенно активно оптические пинцеты применяются в биофизике, в экспериментах с отдельными клетками или липосомами.

При этом стандартный параксиальный пучок лучей, которые образуют малые углы с осью распространения, будет, разумеется, подталкивать оказавшийся на его пути объект вперёд. «Притягивающий» луч действует противоположным образом, а потому силу, прикладываемую к объекту в направлении хода излучения, необходимо уменьшать. Такую задачу решают непараксиальные бесселевы пучки, профиль которых описывается функцией Бесселя первого рода нулевого порядка. В проекции на плоскость, перпендикулярную оси, они выглядят как яркое пятно, окружённое системой концентрических колец, а на практике их получают при интерференции сходящихся лучей, возникающей после падения сколлимированного гауссова пучка на коническую линзу — аксикон.

Впрочем, полностью избавиться от силы, подталкивающей вперёд, бесселев пучок не позволяет. Чтобы преодолеть её действие, объект должен, к примеру, переизлучать падающий свет преимущественно в направлении распространения излучения. Если это условие выполняется, он, в соответствии с законом сохранения импульса, сможет «подтягиваться» к источнику пучка.

Именно такой способ обсуждается в новых работах, опубликованных в журнале Physical Review Letters. Авторы первой, сотрудники Технического университета Дании и Национального университета Сингапура, рассмотрели случай одиночного сферического объекта и определили, какие электрические и магнитные характеристики дадут ему возможность двигаться против хода падающего пучка. Во второй статье, написанной физиками из американского Университета Центральной Флориды, приводятся вычисления для более сложного объекта произвольной формы, составленного из 160 сфер.