（或：让光在纳米世界里扬起风帆）

当光照射在物体上，也会对物体产生作用力，就像风吹动帆一样。从儒勒·凡尔纳到阿瑟· C·克拉克，科幻作家们不止一次幻想过运用太阳光的作用力来推动“太阳帆”，驱动飞船在星际中航行。然而，在地球上，太阳光的作用力实在是微乎其微，没有人能用阳光来移动一个物体。但是，在2008年11月27日的《自然》杂志上，一篇由美国耶鲁大学的中国学者发表的文章，首次证实在纳米世界里，光真的可以驱动“机器”——由半导体做成的纳米机械。

这项研究，结合了两个最前沿的纳米科学领域，即纳米光子学和纳米力学。“在宏观尺度上，光的力实在太微弱，没有人能感觉到。但是在纳米尺度上，我们发现光具有相当可观的力，足以用来驱动就像集成电路上的三极管一样大小的半导体机械装置”，领导此项研究的耶鲁大学电子工程系教授唐红星这样介绍。其实，此前光的力已经被物理学家和生物学家应用于一种叫做“光镊”的技术中，用来操控原子和微小的颗粒。“我们的研究却是把光集成在一块小小的芯片上，使它的强度增加了数百万倍，从而用来操控纳米半导体器件”，《自然》杂志文章的第一作者，博士后研究员李墨进一步阐释。

在耶鲁大学的实验室里，两位科学家和来自北大的研究生熊驰及合作者们一起，使用最先进的半导体制造技术，在硅芯片上铺设出一条条光的线路，称之为“光导”。当激光器发出的光被接入这样的芯片，光就可以像电流在导线里一样，沿着铺好的“光导”线路“流”动。理论预测，在这样的结构中，光会对引导它的导线产生作用力。为了证实这样的预测，他们把一小段只有十微米长的光导悬空起来，让它可以像吉他弦般产生振动。如果光确实产生力作用在它上面，那么当光的强度被调制到和光导的振动一致的频率时，共振就会产生，继而就会在透射的光中产生同样频率的一个共振峰。这正是这几位科学家经过半年多的实验和计算，最终在他们的测量仪器上所看得的令人信服的现象。之后，他们又通过大量细致翔实的实验证明，这个作用力的大小和理论预期非常一致。因为光的速度比电流要快的多，所以这种光产生的力有望能以几十吉赫兹(GHz)的速度驱动纳米机械。

此项研究成果，有望引领出新一代半导体芯片技术——用光来取代电。未来运用这种新技术，科学家和工程师们可以实现基于光学和量子原理的高速高效的计算和通讯。

Mo Li , W. Pernice, C. Xiong, T. Baehr-Jones, M. Hochberg, H. Tang , “Harnessing optical forces in integrated photonic circuits.”, Nature 456, 480-484 (27 November 2008) | doi:10.1038/nature07545

（本文由唐红星教授提供，格致代为发表）