用脈沖激光在純水中實(shí)現(xiàn)持續(xù)高速的水流

9月27日，電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院王志明教授團(tuán)隊(duì)在Science子刊《Science Advances》上發(fā)表了題為“Laser streaming: Turning a laser beam into a flow of liquid”的研究論文。基礎(chǔ)與前沿研究院王志明教授團(tuán)隊(duì)博士后王亞楠為共同第一作者, 王志明教授與包吉明教授為論文聯(lián)合通訊作者。這是王志明教授團(tuán)隊(duì)首次在該期刊發(fā)表以電子科技大學(xué)為第一單位的研究論文。該論文被選作首頁頭條在《Science Advances》官網(wǎng)滾動報(bào)道，這也是電子科技大學(xué)首次登上《Science Advances》雜志首頁頭條的文章。

該論文的預(yù)印本最初發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)論文平臺arXiv.org上，上線至今短短一個半月的時(shí)間內(nèi)已被MIT Technology Review、AZoNano、Laser Focus World等數(shù)十家國際知名科技媒體轉(zhuǎn)載報(bào)道。

如何有效地利用激光驅(qū)動宏觀物體運(yùn)動一直是科學(xué)研究界的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。王志明教授團(tuán)隊(duì)與來自美國休斯頓大學(xué)、哈佛大學(xué)、普渡大學(xué)等國內(nèi)外高校的合作者提出了一種全新的光流體學(xué)機(jī)理，并成功地用脈沖激光在純水中實(shí)現(xiàn)持續(xù)高速的水流。該光流體學(xué)機(jī)理融合了兩個基本的物理過程，一是光聲效應(yīng)，二是聲波驅(qū)動流體效應(yīng)。

在實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)首先利用納秒激光照射裝有金納米顆粒分散液的玻璃比色皿。經(jīng)一段時(shí)間照射，激光在比色皿內(nèi)壁的聚焦處會產(chǎn)生形如火山口并附著有金納米顆粒的微腔。金納米顆粒在脈沖激光的照射下會經(jīng)歷快速的、周期性的體積膨脹和收縮，從而產(chǎn)生超聲波（光聲效應(yīng)）。而在金納米顆粒和腔體的共同作用下，定向的高頻超聲波通過聲波驅(qū)動效應(yīng)，驅(qū)動分散液產(chǎn)生高速流動。這里，金納米顆粒附著的微腔是連接光聲效應(yīng)和聲波驅(qū)動效應(yīng)的關(guān)鍵。一旦微腔形成，將分散液替換為純水或其他溶液，激光亦可驅(qū)動其他液體流動。這一有趣的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有機(jī)地結(jié)合了納米光子學(xué)、聲學(xué)、微流體學(xué)和材料科學(xué)，在光學(xué)調(diào)控或觸發(fā)的微結(jié)構(gòu)器件系統(tǒng)中有極為廣泛的應(yīng)用前景。

王亞楠博士是基礎(chǔ)與前沿研究院王志明教授團(tuán)隊(duì)與休斯頓大學(xué)包吉明教授研究組聯(lián)合培養(yǎng)的博士后，主要從事納米光子學(xué)和低維材料的研究。入站至今，王亞楠博士已以電子科技大學(xué)基礎(chǔ)與前沿研究院為第一單位，第一作者身份在一區(qū)期刊《Nanoscale》上發(fā)表題為“Distinguishing thermal lens effect from electronic third-order nonlinear self-phase modulation in liquid suspensions of 2D nanomaterials”的論文；并參與發(fā)表11篇SCI檢索論文，其中數(shù)篇發(fā)表在《Advanced Materials》《Chemistry of Materials》《ACS Photonics》等高影響力一區(qū)的期刊上?！禨cience Advances》為Science刊物旗下子刊，是美國科學(xué)促進(jìn)會（American Association for the Advancement of Science，AAAS）主辦出版的第一個開放獲取類刊物，旨在發(fā)表推進(jìn)科學(xué)發(fā)展的具有重要影響力和創(chuàng)新性的前沿工作。