We describe a simple method for creating multiple optical tweezers from a single laser beam using diffractive optical elements. As a demonstration of this technique, we have implemented a 4×4 square array of optical tweezers—the hexadeca tweezer. Not only will diffractively generated optical tweezers facilitate many new experiments in pure and applied physics, but they also will be useful for fabricating nanocomposite materials and devices, including photonic bandgap materials and optical circuit elements.

1.
A.
Ashkin
,
J. M.
Dziedzic
,
J. E.
Bjorkholm
, and
S.
Chu
,
Opt. Lett.
11
,
288
(
1986
).
2.
A.
Ashkin
,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA
94
,
4853
(
1997
).
3.
D. G.
Grier
,
Curr. Opin. Colloid Interface Sci.
2
,
264
(
1997
).
4.
K.
Svoboda
and
S. M.
Block
,
Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct.
23
,
247
(
1994
).
5.
J. C.
Crocker
and
D. G.
Grier
,
Phys. Rev. Lett.
73
,
352
(
1994
).
6.
J. C.
Crocker
and
D. G.
Grier
,
J. Colloid Interface Sci.
179
,
298
(
1996
).
7.
A. D.
Dinsmore
,
A. G.
Yodh
, and
D. J.
Pine
,
Nature (London)
383
,
239
(
1996
).
8.
A. E.
Larsen
and
D. G.
Grier
,
Nature (London)
385
,
230
(
1997
).
9.
T.
Sugimoto
et al.,
Langmuir
13
,
5528
(
1997
).
10.
S. B.
Smith
,
L.
Finzi
, and
C.
Bustamante
,
Science
258
,
1122
(
1992
).
11.
C.
Bustamante
,
J. F.
Marko
,
E. D.
Siggia
, and
S.
Smith
,
Science
265
,
1599
(
1994
).
12.
H.
Yin
et al.,
Science
270
,
1653
(
1995
).
13.
T. T.
Perkins
,
D. E.
Smith
,
R. G.
Larson
, and
S.
Chu
,
Science
268
,
83
(
1995
).
14.
S. B.
Smith
,
Y.
Cui
, and
C.
Bustamante
,
Science
271
,
795
(
1996
).
15.
H.
Felgner
,
R.
Frank
, and
M.
Schliwa
,
J. Cell. Sci.
109
,
509
(
1996
).
16.
M. D.
Wang
et al.,
Biophys. J.
72
,
1335
(
1997
).
17.
R.
Bar-Ziv
,
Phys. Rev. Lett.
73
,
1392
(
1994
).
18.
R.
Bar-Ziv
,
R.
Menes
,
E.
Moses
, and
S. A.
Safran
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
3356
(
1995
).
19.
R.
Bar-Ziv
,
T.
Frisch
, and
E.
Moses
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
3481
(
1995
).
20.
J. D.
Moroz
,
P.
Nelson
,
R.
Bar-Ziv
, and
E.
Moses
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
386
(
1997
).
21.
K.
Sasaki
et al.,
Opt. Lett.
16
,
1463
(
1991
).
22.
H.
Misawa
et al.,
Appl. Phys. Lett.
60
,
310
(
1992
).
23.
G.
Gouesbet
,
B.
Maheu
, and
G.
Gréhan
,
J. Opt. Soc. Am. A
5
,
1427
(
1988
).
24.
A.
Ashkin
,
Biophys. J.
61
,
569
(
1992
).
25.
K. F.
Ren
,
G.
Gréhan
, and
G.
Gouesbet
,
Appl. Opt.
35
,
2702
(
1996
).
26.
O/.
Farsund
and
B. U.
Felderhof
,
Physica A
227
,
108
(
1996
).
27.
Y.
Harada
and
T.
Asakura
,
Opt. Commun.
124
,
529
(
1996
).
28.
E.
Fällman
and
O.
Axner
,
Appl. Opt.
36
,
2107
(
1997
).
29.
L. P.
Faucheux
and
A. J.
Libchaber
,
Phys. Rev. E
49
,
5158
(
1994
).
30.
K.
Visscher
,
S. P.
Gross
, and
S. M.
Block
,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron.
2
,
1066
(
1996
).
31.
K.
Sasaki
et al.,
Jpn. J. Appl. Phys.
30
,
L907
(
1997
).
32.
N. R.
Heckenberg
et al.,
Opt. Quantum Electron.
24
,
S951
(
1992
).
33.
H.
He
,
N. R.
Heckenberg
, and
H.
Rubinsztein-Dunlop
,
J. Mod. Opt.
42
,
217
(
1995
).
34.
K. T.
Gahagan
and
J. G. A.
Swartzlander
,
Opt. Lett.
21
,
827
(
1996
).
35.
A.
Chowdhury
,
B. J.
Ackerson
, and
N. A.
Clark
,
Phys. Rev. Lett.
55
,
833
(
1985
).
36.
B. J.
Ackerson
and
A. H.
Chowdhury
,
Faraday Discuss. Chem. Soc.
83
,
1
(
1987
).
37.
K.
Loudiyi
and
B. J.
Ackerson
,
Physica A
184
,
1
(
1992
).
38.
K.
Loudiyi
and
B. J.
Ackerson
,
Physica A
184
,
26
(
1992
).
39.
M. M.
Burns
,
J.-M.
Fournier
, and
J. A.
Golovchenko
,
Science
249
,
749
(
1990
).
40.
A.
Chowdhury
,
B. J.
Ackerson
, and
N. A.
Clark
,
Science
252
,
1049
(
1991
).
41.
M. M.
Burns
,
J.-M.
Fournier
, and
J. A.
Golovchenko
,
Science
252
,
1049
(
1991
).
42.
A. E.
Chiou
et al.,
Opt. Commun.
133
,
7
(
1997
).
43.
J.
Chakrabarti
,
H. R.
Krishnamurthy
, and
A. K.
Sood
,
Phys. Rev. Lett.
73
,
2923
(
1994
).
44.
J.
Chakrabarti
,
H. R.
Krishnamurthy
,
A. K.
Sood
, and
S.
Sengupta
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
2232
(
1995
).
45.
G.
Pan
,
R.
Kesavamoorthy
, and
S. A.
Asher
,
Phys. Rev. Lett.
78
,
3860
(
1997
).
46.
D. G.
Grier
,
Phys. World
10
,
24
(
1997
).
47.
J. H.
Holtz
and
S. A.
Asher
,
Nature (London)
389
,
829
(
1997
).
48.
D. G.
Grier
,
Nature (London)
389
,
784
(
1997
).
49.
A.
van Blaaderen
,
R.
Ruel
, and
P.
Wiltzius
,
Nature (London)
385
,
321
(
1997
).
50.
J. D. Joannopoulos, R. D. Meade, and J. N. Winn, Photonic Crystals (Princeton University Press, Princeton, 1995).
51.
M.
Bier
and
R. D.
Astumian
,
Phys. Rev. Lett.
76
,
4277
(
1996
).
52.
L. P.
Faucheux
,
L. S.
Bourdieu
,
P. D.
Kaplan
, and
A. J.
Libchaber
,
Phys. Rev. Lett.
74
,
1504
(
1995
).
53.
L. P.
Faucheux
,
G.
Stolovitzky
, and
A.
Libchaber
,
Phys. Rev. E
51
,
5239
(
1995
).
54.
R. C.
Gauthier
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
2269
(
1995
).
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.