光学与磁性操控微球在玻璃-水界面滚动时的滑动摩擦

利用磁性旋转与光镊结合明场显微粒子追踪技术，研究了浸没的磁性微球在玻璃-水界面滚动的运动。在光阱内外分别对具有不同表面粗糙度的单个微球进行磁性旋转，以诱导其在普通玻璃盖玻片或经聚乙二醇功能化处理的玻璃盖玻片上滚动。观察到被操控的微球表现出非线性的“滚滑”动态运动，其特征为两种运动状态：在低旋转频率下，微球沿表面自由滚动的速度与磁场旋转速率成正比；然而，当旋转频率进一步增加并超过某一阈值时，观察到向微球相对于外部磁场发生滑动的运动状态的急剧转变，导致滚动速度降低。提出并研究了表面-微球相互作用对该阈值频率位置的影响。微球在光阱中发生“滚滑”的类似实验显示出一致的结果。