西安光机所实现全光高通量手性分选新突破

中新网西安7月9日电 (阿琳娜 蒋鑫瑶)西安光机所9日对外公布，该所瞬态光学研究室在手性光与物质相互作用研究方面取得新进展，团队创新性地将光学牵引效应与手性光与物质相互作用相结合，提出了一种全光的高通量的手性分选方法，可在单一系统中同时实现两种对映体的空间分离与长距离负向输运。

据介绍，手性即物体无法通过平移和旋转与其镜像完全重合，是生命与材料体系的固有几何特征。互为镜像的对映异构体虽分子式相同，却因空间构型差异而呈现截然不同的生物活性。因此，发展高效、无损、高精度的手性检测与分离方法，一直是手性研究领域的核心目标。

近年来，手性光与物质相互作用领域的前沿进展为此提供了新思路：光场可对不同对映体施加差异化光学力，实现单粒子尺度的手性识别与分选。但现有光力分离研究大多局限于垂直光轴的二维平面操控，且常需借助微流控或人工微结构辅助粒子输运，系统复杂、场景受限。

为解决上述问题，研究团队创新性地将光学牵引效应与手性光与物质相互作用相结合，提出了一种全光的高通量的手性分选方法，可在单一系统中同时实现两种对映体的空间分离与长距离负向输运。

研究团队利用环形光束紧聚焦构建“光针”光场：该光场在50λ纵深内保持强度高度均匀，同时保留入射光场的手性响应特性，可选择性捕获特定手性的微粒；得益于手性匹配带来的前向动量散射增强效应，微粒在光学牵引下逆光入射方向运动，实现三维长距离输运。

在此基础上，团队通过光瞳相位调制进一步构建“双光针”光场，两束光针分别携带相反手性，可同时对两种对映体实施高效分离与负向输运，且横向分离距离与纵向输运距离均可灵活调控。

基于过阻尼朗之万方程开展流体环境下的粒子动力学模拟证实：该光场体系产生的光学力足以克服黏性阻力与布朗扰动，有望实现高通量手性分选，在制药、生化传感及纳米技术等领域具备重要应用价值。

西安光机所李曼曼副研究员介绍，手性分子如同人的左右手，外形相似却无法重合。二者互为镜像，称作对映体。对映体的理化性质几乎一致，生物活性却天差地别：不少手性药物中，仅一种对映体有疗效，另一种没有药效甚至有毒副作用。如何高效精准分离这对“镜像分子”，一直是手性研究领域的核心挑战。

“我们利用‘光针’充当‘光学之手’，既能根据手性差异精准识别特定微粒，还能像‘倒车牵引’般逆向拉动微粒。并且进一步构建‘双光针’结构，如同在微观空间铺设两条并行光学通道，可同时分选两种对映体，搭建出一套全光调控的微观智能分拣流水线。”李曼曼解释道。(完)