如何有效地利用激光驱动宏观物体运动一直是科学研究领域的一大难题。近日，电子科技大学基础与前沿研究所王志明教授团队和来自河南理工大学、休斯顿大学、哈佛大学、普渡大学等合作者，国内外提出了全新的光射流机理，并成功利用脉冲激光实现了纯水中的连续高速水射流。该方法只需要简单廉价的装置就能实现激光对流体的高效驱动，成功攻克了激光驱动宏观流体运动的科学技术难题。研究论文“激光流:将激光束变成液体流”被选为头版头条文章，在科学进展官方网站上报道。
科学进展在官网首页报道。
简单来说，这项技术就是利用激光和相关设备产生超声波，然后驱动液体。众所周知，水对激发光的吸收很少。在这项研究中，首次发现了一种奇特的光声流体效应。金属表面等离子体和微米空腔的复合结构可以在纳秒脉冲激光的照射下，利用玻璃试管和金纳米粒子在没有任何预处理的情况下自发形成。该微腔结构巧妙地将光声效应和声波驱动效应结合起来，实现了纯水中流速高达4cm/s、持续时间超过小时的定向水射流，成功攻克了激光驱动宏观流体运动的科学技术难题。
激光水流控制原理
光诱导超声波和超声波驱动水流的原理
其实，超声波驱动的液体流动离我们的生活并不遥远。从工业设备的循环冷却，到超声波洁牙和牙龈疾病的根管治疗，再到实验室模拟生化反应的微流控芯片，都需要高速定向水流。与传统的利用机械装置产生超声波来驱动液体流动的方式不同，激光驱动流体提供了一种全新的、简单而廉价的驱动流体的方式。该技术可以实现从微米级到厘米级的流体控制，广泛应用于微流控系统甚至可穿戴便携式医疗设备。激光驱动流体的创新性实验发现，为微流体系统的设计提供了新的驱动模式，促进了新型微流体系统的发展，极大地推动了我国微流体技术研究追赶世界先进水平。
