正文
。另外，如果想精准操控纳米尺度的微粒，还需要更窄的势阱，但是光存在衍射极限
（diffraction limit）
，一般估计为半波长，假如用对样品伤害比较小的近红外激光
（near infrared）
来作光镊，那么势阱最窄只能达到400-500 nm左右。这时如果需要观察和操纵的微粒是10 nm，那么我们就只有1/40的准确度，这就好比给你一个大铲子，让你去找到米缸里特定的一粒米，难度不言而喻。
那么有没有办法既利用较低的激光强度同时还能捕获更小的微粒呢？贪心虽不易得，两全可成其美，主角闪亮登场：2018年诺贝尔奖得主阿瑟·阿什金提出了传统光镊的改进加强版——纳米光镊
（nano-optical tweezers）
，又称表面等离子体光镊
（plasmonic optical tweezers）
。
可能大家对表面等离子体
（plasmonics）
这个词相对比较陌生，我们稍后提到原理的时候再细说。这一加强版本与传统光镊相比有何不同呢？简单来说它就只是在传统光镊的衬底上镀了一层贵金属薄膜，比如金、银或者铝
（今时今日铝不贵重了哈）
，之后再用聚焦离子束
（FIB）
在金属表面刻蚀出纳米尺度的小孔或者其他结构，此时如果需要观察或者操纵的微粒落入此小孔中，表面等离子体光镊就可以施展拳脚了。
想明白为什么加了一个在金属表面的小孔就能实现捕获更小尺度的微粒，我们就不得不提表面等离子体了。其实人类早在中世纪就可能是无意识地在利用表面等离子体的一些性质了，如下图这些色彩斑斓的马赛克玻璃
（拍摄于巴黎的Sainte-Chapelle教堂）
，只是通过掺杂了不同的金属颗粒就呈现出了不同的颜色
（当然要在光照下）
，也只是在近几十年来人们才逐渐认识到背后是表面等离子体在炫技，于是就有意识地让它在越来越多的领域里
（例如光信息技术、生物传感、显微镜成像和光子学器件）
大放异彩。此处我们略去繁琐的公式，单纯从科普的角度来讲讲表面等离子体何以有如此威力。
首先，我们来解答为何玻璃会有不同的颜色。我们知道爱因斯坦的诺奖工作是关于光电效应的：光或者光子
（photons）
是携带能量的，如果光子照射到一层金属表面，一定条件之下金属表面可以出射电子。但彩色玻璃里面仅仅是掺杂了一些金属颗粒，整体不能构成导体，当被光照射的时候，颗粒之中只能产生电子振荡
（如下图）
。我们以金
（Au）
来举例，玻璃里掺杂金的小颗粒很喜欢绿色，一旦看见
（吸收）
绿光，其中的电子就开始激动不已，然后一起摇摆起来，自然光中绿色波长的能量就被金粒子吸收储存起来，在玻璃的另一边看，只能看见大多数没有被吸收的红光。那些一起摇摆的金颗粒中的电子，我们就称之为表面等离子体
（surface plasmons）
，当然如果是一层金属膜，电子集体振荡相互影响也可看成一种波在金属和电介质的交界面传播，我们又称之为传播表面等离子体
（propagating surface plasmons）。
图2 (a)巴黎教堂的马赛克玻璃，色彩是从哪里来的？
(b)对彩色马赛克玻璃展现不同颜色的原理示意图 ｜Copyright：2017, Quanbo JIANG
大致了解了主角的来路，我们进一步概述一下表面等离子体的新奇作用：首先，选择性吸收和散射。这个很好理解，不同金属颗粒，不同大小都会对不同颜色的光敏感，这个优势已经应用在传感器的领域。第二、电磁波的亚波长束缚。这个也不难理解，当光子能量与表面等离子体耦合，相当于能量储存成为了表面等离子体，并且限域于纳米结构表面
，
从而突破了光学的衍射极限
（diffraction limit）
，此优势多应用于激光聚焦或者光子通信等等。最后，局域电场增强。当金属中电子集体共振接近纳米结构
（纳米小孔或者是纳米颗粒）
和电介质边界的时候，会产生一个巨大的电场增加，当然这种电场增加只是局域性的，也就是通常金属表面几十到几百纳米的距离
（一般称之为近场，near field）
，此优势多运用于表面增强光谱或者表面等离子体光镊等。
表面等离子体光镊存在几种不同的纳米孔隙
（nano-apertures）
，像单孔、双孔、领结孔等
[3, 4, 5
]
，但其实原理都大同小异。当我们想要镊取的纳米微粒或者是一段DNA、蛋白质等落入纳米小孔中间的时候，在一束激光的照射下，小孔附近就会出现高达一百倍的电场增强，因此表面等离子体光镊就只需要用比传统光镊小一百倍的激光强度
[6
]
