中文摘要：

把宏观物体分成纳米级的超微颗粒后，就呈现出许多奇异特性，但至今人类对其认知还处于探索性研究阶段，纳米体系的结构和性能表征是纳米科技进一步发展的瓶颈。对纳米尺度组元的形态、结构、界面和环境性能的表征，即单个纳米粒子的检测、操纵和性能测量对纳米科技的发展有重要意义。常规光镊仪器只能操纵生物细胞和分子，扫描隧道显微镜又只能用于导电粒子，而原子力显微镜对纳米粒子有很强的伤害作用。人类在试图解决单个纳米组元实验测试的努力中遇到巨大挑战。基于介观体系所具有的瑞利粒子特性和特定激光模的场分布，提出用单模光纤出射的弱聚焦激光微束实现对各种材料单个纳米组元(包括生物分子、金属粒子和强反射粒子等) 的光捕陷、悬浮、重组等微操纵和性能测量，深化对纳米材料奇异特性的认知。构成真正意义上的多种材料的"光学纳米机器人"，为纳米科技基础研究提供一种崭新的技术手段。本项目是属纳米科技的源头创新性应用基础研究。

结论摘要：

本研究以射线光学模型为基础，对激光微束作用于米氏粒子（即生物大分子）的轴向和横向光阱力进行定量计算，并在给定参数条件下进行了数值仿真分析，根据仿真结果，对光镊实验系统的光束束腰半径、相对折射率、激光波长及功率等与系统光学品质特性相关的参数进行设计，搭建了光镊实验平台，包括双光束光镊微操作仪和光纤光镊微操作仪。在该实验平台上对生命微粒进行微操作，并对其所受的光阱力进行测量。用单模光纤出射的弱聚焦激光微束初步实现对生物大分子的光捕陷、光悬浮等微操纵，深化了对生命微粒奇异特性的认知，为微纳米科技基础研究提供一种崭新的技术手段。本研究采用XRF测定了五个不同产地的螺旋藻粉中各种矿物质元素含量；首次采用XRF和RXRD方法对我国独创的第四代太空诱变育种中的多种元素种类和含量及晶体物质进行研究；首次采用FTIR方法对第四代太空防风与地面组防风进行对比分析。采用XRF方法测定6个不同产地的阿胶样品元素种类、含量，并做出元素特征谱，与阿胶对照的元素特征谱对比分析。结果均表明，应用XRF、RXRD、FTIR方法测定中药生命体成分的矿物质具有简便、快捷、准确、灵敏度高以及多种元素可同时测定的特点。