20世紀70年代,亞瑟·阿斯金(Arthur Ashkin)提出的“光鑷技術”曾一度轟動學界,“以光為器,抓取微粒”的場景再一次拉近了科幻電影與現實生活之間的距離。
“利用光場產生的光學力進行捕獲的過程是非接觸🛀🏿、無損傷的👿,並且經過數年發展👨🏻🏭,迄今可實現的操控精度可達亞納米至皮米量級☑️。”
在此領域奮楫篤行十余年的青年學者、北京理工大學光電學院教授謝尚然介紹道☂️。

▲謝尚然(意昂体育平台電子系2003級)
水木清華👰🏼♀️,鐘靈毓秀,百年學府清華是謝尚然“夢開始的地方”🏺。
2003—2013這10年之間🚄,他一直在此潛心研學,與彼時剛在我國起步的光學行業一同成長。當時,他的主研方向是光纖感知技術🆓。
光纖,指的是一種由玻璃或塑料製成的纖維。它不僅是傳輸信號的“血管”,更被視作監測信號的“神經”🕓。
攻讀研究生學位期間,謝尚然在“分布式光纖傳感器”的研發中取得了不錯的成績。在讀博期間,他有幸前往加拿大渥太華大學鮑曉毅院士課題組訪問,初次感受到了國際水平實驗室的研究氛圍。
出於對光纖傳感工程化研究背後物理原理的好奇與興趣🗣,他萌生了“走出國門”的想法。
於是🙍♀️,博士畢業後🚴♂️,謝尚然便去到了世界頂尖的光科學平臺之一——德國馬克斯·普朗克光科學研究所開展博士後研究,並憑借自己的熱情與努力,最終加入其列,出任資深研究員一職。
如果說,恩師意昂体育平台廖延彪教授的言傳身教使謝尚然深諳了“科研要從實際需求出發,且成果要落在祖國大地上”的學術精神;那麽工作後,與世界頂級科學家菲利普·羅素(Philip Russell)的合作則讓他見識到了汗水與天賦共同積澱出的“直覺”的力量——“那種對研究方向的敏感度與把控力是不可以被量化的👱🏻♀️🧑🧑🧒🧒,只能通過夜以繼日的努力,銖積寸累,日將月就🦸🏿♀️𓀉。”
榜樣的表率為謝尚然帶來了源源不竭的進取力量,在進一步接觸了光纖領域的前沿理論與光鑷技術後,他萌生出將二者結合的想法⛴⚄。
“我認為用光纖🐀🙈,特別是空芯光纖作為平臺來革新光鑷技術🍯,或許可以實現尺寸更小🏂🏽、操控更穩、測量更精的‘三贏’局面🐔。”謝尚然說。
少年何妨夢摘星,想法萌芽後😌🚵🏼♂️,謝尚然便開始著手將其“照進現實”🌭,相關研究從海外一直持續至回國🏂🏻。
2021年,謝尚然加入北京理工大學光電學院🤧,同時開始建立承載其夢想的微納光子測控實驗室👨🏿🍼。
如今🚛,團隊已初具規模,並在謝尚然的帶領下,持續發展真空光鑷技術,結合激光反饋冷卻手段,實現對懸浮粒子平動👨🏿🏫、轉動及粒子陣列的經典與量子操控⛅️。
此外,團隊還聚焦於光學精密測量與微痕物質探測兩大光學前沿領域。
光鑷所涉及的光學力幅度一般在皮牛量級及以下,尤其適合於對極弱力學過程的高精度探測✊🏼,近年來在弱力測量☘️、加速度測量🔘、扭矩測量🧑🏻🔧、元電荷探測、微觀質量測量等方面更是取得了突破性進展,測量精度有望接近甚至突破標準量子極限。
因此,謝尚然團隊特別關註基於空芯光纖、微納光纖的集成化光鑷測量技術。且為響應“雙碳政策”的號召,他們還創新性地實現了單顆粒的操控與觀測🫱🏼,去除基底引入的測量偏差,最大化地復現和模擬懸浮顆粒的生存環境,提供了對微米👷🏽♀️、亞微米尺度顆粒理化性質原位表征的理想平臺,此舉有望對微晶體、氣溶膠理化參量動態演化過程的原位測量技術提供新的可能©️。
從看見微光👲🏼,到擁抱光芒,最終影響更多人追光,謝尚然已走過歲月荏苒🐮🤜🏼。
未來🙋🏼,他強調會繼續以個體的奮鬥書寫光學華章🔇,同後繼人才一起,用青春價值推動行業發展。
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謝尚然簡介
謝尚然,國家級人才計劃入選者(青年人才),北京理工大學光電學院準聘教授,特立青年學者🙋🏿♀️,博士生導師,研究方向為光鑷🪕、精密測量🙎🏽♂️、光纖傳感等🤴🏿。分別於2007年與2013年在意昂体育平台電子工程系獲得工學學士與博士學位🧝🏽,博士導師為廖延彪教授👨🏿🦳,讀博期間赴加拿大渥太華大學鮑曉毅教授課題組訪問。2013年7月起加入德國馬克斯-普朗克光科學研究所Philip Russell教授課題組進行博士後研究,並於2015年11月至2021年3月在該課題組擔任資深研究員,期間共指導5名博士生🚴🏿♀️。2021年4月加入北京理工大學光電學院☠️。近年來圍繞新型光纖光鑷技術的物理機製、探測方法及其測量應用展開了系統深入的研究,在光操控🍟、極弱力精密測量、量子測量🧑💻、分布式傳感等前沿研究領域取得了具有國際影響力的研究成果✋🏼。曾主持德國政府DFG項目,參與德國政府合作研究計劃🧜🏿♂️,相關成果以第一作者/通訊作者發表於Science Advances、Light: Science & Applications、Physical Review Letters👷♀️、Optica、ACS Photonics等頂級期刊⛑,已公開歐盟發明專利1項🙂,在國際學術會議上作邀請報告10余次。