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Accès ouvert déclaré 2026 preprint

Alignment-Controlled Optical Orbital Trapping of Single Airborne Aerosols for Dynamical Particle Sensing

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Rattachement africain : tw, gb, us. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Optical forces in focused-beam traps are generally nonconservative, yet the controlled use of this nonconservative component for airborne single-particle dynamics remains limited. We demonstrate a dual-beam optical trap in which a single aerosol can be switched between localized confinement and sustained orbital motion by tuning the relative positions of two counter-propagating foci. The axial separation controls the onset of nonconservative circulation, while the lateral offset tunes the projected orbit size and causes a monotonic change in the rotation frequency. T-matrix optical force calculations and Langevin simulations support this interpretation by showing that finite axial misalignment activates a circulating force component, whereas near-zero axial separation gives a confinement-dominated force field. Experiments confirm the predicted switching behavior through mean-square displacement and frequency measurements. We further show that the projected orbit geometry provides a particle-dependent observable, with the orbit anisotropy Ay/Ax varying systematically with aerosol diameter. The results provide a compact, low-power platform for controlled orbital dynamics of single airborne particles and for future aerosol measurements based on nonequilibrium trajectory observables.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

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Les institutions déclarées

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