2018年8月欧洲力学杂志-b流体期刊上，pedro almendarez-rangel研究小组发布了一篇研究论文《基于光镊的微低速测量系统：粒子跟踪测速法的比较》，文中提出在微环境中可以使用基于光镊（ot）的系统来测量流速，由此构建了基于ot的测速系统（otv）与用时间平均粒子跟踪测速仪（ta-ptv）对不同深度的渠道壁进行了速度测量，然后将测量结果进行了比较，发现otv系统具有以下优点：（1）更优秀的的空间分辨率；（2）测量过程中减弱了布朗运动的影响；（3）在不使用高粒子浓度、特殊数据处理或复杂照明系统（如其他测速技术）的情况下具有亚微米空间分辨率的可能性^[6]。

2. 研究的基本内容与方案

本次研究的基本内容首先是了解光镊的概念、原理与发展概况，包括构成光镊的光压，光陷阱效应、光操控等，还有光镊的构建和参数、各种类型的光镊、以及光镊技术从出现以来到最近几年国内外在生物学、胶体科学、物理学等方面的发展情况，然后根据参考文献学习光镊中粒子受力的射线光学模型，包括光线对界面力的分析、光阱对球形微粒得的作用力分析等，做到能够完整的，正确的推导粒子的散射力和梯度力的计算公式，接着根据推导的计算公式使用Matlab软件进行编程，并计算高斯光束的聚焦场中粒子的散射力和梯度力，并根据仿真计算结果和计算公式，改变其合适的物理量的取值，讨论光镊捕获效率的影响因素。

技术方案主要为：首先学习并熟悉梯度力和散射力的形成的原理，然后根据高斯光场的梯度分布，结合二维或三维光阱捕获微粒后的情形，进行光阱对球形微粒的作用力分析，分析包括三种情况：单根光线对球形微粒的作用力、球形微粒中心与光轴z轴重合时受到的光阱力、以及球形微粒中心与光轴y轴重合时受到的光阱力，使用Matlab结合粒子在光镊中所受的散射力和梯度力的公式进行编程，从而得到对应的散射力和梯度力。根据光阱力的公式可知影响光镊捕获效率的因素，从而对光镊进行优化。

3. 研究计划与安排

第1~3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需背景知识（光镊的概念、原理与发展概况，射线光学模型）。确定技术方案，完成开题报告。

第4~6周：学习光镊的原理，功能和特点，掌握光镊的构建和参数，包括光镊的操控方式和参数的定义；

第7~9周：进一步学习几何光学模型理论及应用，掌握光阱对球形微粒的作用力分析，了解光镊捕获效率的意义，熟悉捕获效率的影响因素；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘静.光镊中的janus粒子运动研究[d].北京:中国科学院大学(中国科学院物理研究所), 2017.

[2]gao dl, ding wq, nieto-vesperinas, m,ding xm, rahman, m, zhang th, lim, c, qiu cw. optical manipulation from themicroscale to the nanoscale: fundamentals, advances and prospects[r]. beijing: light-scienceamp; applications, 2017.