中国科学院西安光学精密机械研究所在光子力学光力矩领域取得了重要进展 近期，中国科学院西安光学精密机械研究所与西班牙国家研究委员会及英国伦敦国王学院联合开展的研究，在光子力学光力矩领域取得了重要进展。研究团队揭示了光梯度力矩和光旋度力矩的存在，并首次提出了横向光力矩（LOT）的概念。这一研究成果已经发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。 光力矩（OT）作为光学微操纵中的核心概念，与光力（OF）一起，构成了微观粒子动力学中的两个基本要素，分别控制着机械转子的自转和平动。通过光力矩驱动的微纳机械转子在多物理场传感、精密测量、研究生物动力学和基础物理理论验证（如卡西米尔效应）等领域具有重要应用。 波印廷（J. H. Poynting）早在20世纪初就预言了圆偏振光能够携带角动量并施加光力矩，该理论随后通过著名的Beth实验得到了证实。以往研究普遍认为，光力矩仅源于光场的自旋角动量（SAM），而光力的种类则相对多样，包括辐射压力、梯度力、旋度力等。该研究团队打破了这一传统认知，提出了光梯度力矩（Tgrad）和光旋度力矩（Tcurl）两类新光力矩分量，这两者可通过光场的虚螺旋度梯度和动量旋度来生成，并且与光的自旋角动量呈线性无关。 基于这些发现，研究团队进而提出了横向光力矩（LOT）的概念，显示出在LOT作用下，物体可以沿与光自旋角动量正交的方向持续旋转。此外，研究还揭示了光学轨道角动量（OAM）与光旋度力矩的耦合关系，指出即使微粒偏离光轴，也能影响其自转。尤其是借助拓扑荷增强的动量旋度，可实现与光自旋和轨道角动量方向相反的光学负力矩（NOT）。 该研究不仅为光力矩的产生机制提供了新的理论框架，也为后续光学微操纵和微颗粒控制技术的创新应用铺平了道路。