TMOS(ARC 变革性超光学系统卓越中心)的研究人员在开发超表面牵引光束方面迈出了重要的第一步。牵引光束是一种能够将粒子拉向自己的光线，科幻小说中的虚构牵引光束即基于这一概念。

在今天发表于A Photonics 杂志上的一项研究中，墨尔本大学的研究团队描述了他们使用硅超表面产生的螺线管光束。以前的螺线管光束是由笨重的特殊光调制器 (SLM) 产生的，但这些系统的尺寸和重量阻碍了光束在手持设备中的使用。超表面是一层纳米图案硅，厚度仅为 1/2000 毫米。该团队希望有一天它能以非侵入性的方式进行活检，而不像目前的镊子等方法那样会对周围组织造成创伤。

光束往往会产生推力，将粒子从光源移开。螺线管光束已被证明可以将粒子拉向光源。想想钻头的工作方式，将木屑拉上钻头。螺线管光束的工作原理类似。

这种特殊的螺线管光束比以前产生的螺线管光束有几个优点，因为输入光束所需的条件比以前的光束更灵活，它不需要SLM，而且尺寸、重量和功率要求明显低于以前的系统。

通过映射所需光束的相位全息图来创建超表面。这用于创建图案。然后使用电子束光刻和反应离子蚀刻从硅中制造超表面。当输入光束(在本例中为高斯光束)穿过超表面时，其中大部分(约 76%)被转换成螺线管光束并从未转换的光束中弯曲，使研究人员能够不受阻碍地对其进行操作。他们能够在 21 厘米的距离处表征光束。

首席研究员 Maryam Setareh 表示：“该设备体积小、效率高，未来可能会带来创新应用。利用超表面拉动粒子的能力可能会对活检领域产生影响，因为它可以通过侵入性较小的方法减轻疼痛。”

Setareh 表示：“我们很高兴研究我们的设备在粒子操纵方面的性能，这可能会提供有价值的见解。”

首席研究员肯·克罗齐尔表示：“这项研究的下一阶段将是通过实验证明光束拉动粒子的能力，当研究结果出来后，我们会很高兴与大家分享。”

Crozier 表示：“这项研究为利用光对微小物体施加力量开辟了新的可能性。”