科學家突破極限！打造全新「螺旋光」結構 靈感竟來自大自然

哈佛大學物理學家團隊最新研究發現，他們創造出一種名為「光學旋轉體」(optical rotatum)的新型結構光，其獨特之處在於遵循對數螺旋結構——這種模式常見於貝殼紋路與星系形成過程中。

研究資深作者Federico Capasso教授興奮表示：「這是一種全新的光學行為，由光學渦旋組成，能在空間傳播時產生特殊變化。這種特性極具潛力，未來可應用於微觀物質操控領域。」

研究過程中出現令人驚喜的發現：這種攜帶軌道角動量的光束，竟以自然界普遍存在的數學模式生長。就像斐波那契數列展現的規律，光學旋轉體的傳播路徑形成對數螺旋，與鸚鵡螺殼、向日葵種子排列乃至樹枝分岔的結構驚人相似。

「這項發現堪稱研究中最意外的亮點！」論文第一作者Ahmed Dorrah博士透露，「我們期待能激發應用數學專家的興趣，進一步解析這些光學模式，挖掘其中蘊藏的宇宙共通法則。」

該研究奠基於團隊先前突破——利用超穎表面（一種刻有奈米結構的薄透鏡）創造出能沿傳播路徑控制偏振與軌道角動量的光束。如今他們更進一步，成功在光束傳播時即時調控其空間扭矩。

共同作者Alfonso Palmieri強調：「我們展現出更強大的控制彈性，而且能實現連續性調節。」研究團隊僅用單片液晶顯示器與低強度光束就達成目標，相較過去需倚賴高強度雷射與龐大裝置的技術方案，這項突破大幅降低實用化門檻。

這種特殊光束的應用前景令人振奮：透過其獨特扭矩產生的新型作用力，可精準操控懸浮膠體等微觀粒子；還能發展成高精度光學鑷子，執行微觀尺度操作。研究團隊總結指出，這項成果不僅拓展結構光的研究疆界，更為光與物質互動作用、通訊傳輸與感測技術開創新途徑，甚至在凝聚態物理與玻色-愛因斯坦凝聚體領域也具啟發性。

這項突破性研究已刊登於《Science Advances》期刊，為光學科技發展寫下嶄新篇章。