Increasing interest has been drawn to optical manipulation of metal (plasmonic) nanoparticles due to their unique response on electromagnetic radiation, prompting numerous applications in nanofabrication, photonics, sensing, etc. The familiar point-like laser tweezers rely on the exclusive use of optical confinement forces that allow stable trapping of a single metal nanoparticle in 3D. Simultaneous all-optical (contactless) confinement and motion control of single and multiple metal nanoparticles is one of the major challenges to be overcome. This article reports and provides guidance on mastering a sophisticated manipulation technique harnessing confinement and propulsion forces, enabling simultaneous all-optical confinement and motion control of nanoparticles along 3D trajectories. As an example, for the first time to our knowledge, programmable transport of gold and silver nanospheres with a radius of 50 and 30 nm, respectively, along 3D trajectories tailored on demand, is experimentally demonstrated. It has been achieved by an independent design of both types of optical forces in a single-beam laser trap in the form of a reconfigurable 3D curve. The controlled motion of multiple nanoparticles, far away from chamber walls, allows studying induced electrodynamic interactions between them, such as plasmonic coupling, observed in the presented experiments. The independent control of optical confinement and propulsion forces provides enhanced flexibility to manipulate matter with light, paving the way to new applications involving the formation, sorting, delivery, and assembling of nanostructures.

中文翻译：

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由在 3D 轨迹中定制的推进力驱动的金属纳米粒子的全光学运动控制

由于金属（等离子体）纳米粒子对电磁辐射的独特响应，人们对它们的光学操作越来越感兴趣，从而推动了纳米制造、光子学、传感等领域的大量应用。 熟悉的点状激光镊子依赖于光限制的独家使用允许在 3D 中稳定捕获单​​个金属纳米颗粒的力。单个和多个金属纳米粒子的同时全光学（非接触式）限制和运动控制是需要克服的主要挑战之一。本文报告并提供了有关掌握利用限制和推进力的复杂操作技术的指导，从而实现纳米粒子沿 3D 轨迹的同步全光学限制和运动控制。举个例子，据我们所知，这是第一次，实验证明了金和银纳米球的可编程传输，半径分别为 50 和 30 nm，沿着按需定制的 3D 轨迹。它是通过在单光束激光陷阱中以可重构 3D 曲线的形式独立设计两种类型的光力而实现的。远离腔室壁的多个纳米粒子的受控运动允许研究它们之间的感应电动相互作用，例如在所呈现的实验中观察到的等离子体耦合。光限制和推进力的独立控制提供了更大的灵活性，可以用光操纵物质，为涉及纳米结构的形成、分类、交付和组装的新应用铺平道路。分别沿着按需定制的 3D 轨迹进行了实验证明。它是通过在单光束激光陷阱中以可重构 3D 曲线的形式独立设计两种类型的光力而实现的。远离腔室壁的多个纳米粒子的受控运动允许研究它们之间的感应电动相互作用，例如在所呈现的实验中观察到的等离子体耦合。光限制和推进力的独立控制提供了更大的灵活性，可以用光操纵物质，为涉及纳米结构的形成、分类、交付和组装的新应用铺平道路。分别沿着按需定制的 3D 轨迹进行了实验证明。它是通过在单光束激光陷阱中以可重构 3D 曲线的形式独立设计两种类型的光力而实现的。远离腔室壁的多个纳米粒子的受控运动允许研究它们之间的感应电动相互作用，例如在所呈现的实验中观察到的等离子体耦合。光限制和推进力的独立控制提供了更大的灵活性，可以用光操纵物质，为涉及纳米结构的形成、分类、交付和组装的新应用铺平道路。它是通过在单光束激光陷阱中以可重构 3D 曲线的形式独立设计两种类型的光力而实现的。远离腔室壁的多个纳米粒子的受控运动允许研究它们之间的感应电动相互作用，例如在所呈现的实验中观察到的等离子体耦合。光限制和推进力的独立控制提供了更大的灵活性，可以用光操纵物质，为涉及纳米结构的形成、分类、交付和组装的新应用铺平道路。它是通过在单光束激光陷阱中以可重构 3D 曲线的形式独立设计两种类型的光力而实现的。远离腔室壁的多个纳米粒子的受控运动允许研究它们之间的感应电动相互作用，例如在所呈现的实验中观察到的等离子体耦合。光限制和推进力的独立控制提供了更大的灵活性，可以用光操纵物质，为涉及纳米结构的形成、分类、交付和组装的新应用铺平道路。在提出的实验中观察到。光限制和推进力的独立控制提供了更大的灵活性，可以用光操纵物质，为涉及纳米结构的形成、分类、交付和组装的新应用铺平道路。在提出的实验中观察到。光限制和推进力的独立控制提供了更大的灵活性，可以用光操纵物质，为涉及纳米结构的形成、分类、交付和组装的新应用铺平道路。