西安光机所（Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics）的瞬态光学研究室近期在手性光与物质相互作用的研究上取得了新的进展。该团队通过创新性地结合光学牵引效应和手性光与物质的相互作用，提出了一种全光、高通量的手性物质分选方法。这一方法能够在单个系统中同时实现两种对映体的空间分离和长距离的负向输运。

手性是一种几何特性，指的是物体与其镜像无法通过平移和旋转完全重合。对映异构体作为互为镜像的分子，尽管化学式相同，但由于空间构型的差异，它们在生物活性上表现出显著的不同。因此，开发高效、无损且高精度的手性检测与分离技术，一直是手性研究领域的重要目标。

近年来，手性光与物质相互作用领域的前沿研究为解决这一挑战提供了新的思路。光场能够对不同对映体施加差异化的光学力，从而在单粒子尺度上实现手性的识别和分选。然而，目前的光力分离研究多局限于垂直于光轴的二维平面操控，并且常常需要借助微流控技术或人工微结构来辅助粒子输运，这导致系统复杂且应用场景受到限制。

为了克服这些局限，研究团队将光学牵引效应与手性光和物质的相互作用相结合，设计出一种全光的高通量手性分选方案，能够在一个系统中同步完成两种对映体的空间分离和长距离反向输运。

研究团队利用环形光束的紧聚焦效应构建了“光针”光场。这种光场在50λ的纵向深度内保持了高度均匀的强度，并保留了入射光场的手性响应特性，能够选择性地捕获特定手性的微粒。由于手性匹配带来的前向动量散射增强效应，微粒在光学牵引作用下会逆着光入射方向运动，实现了三维长距离的输运。

在此基础上，团队进一步通过光瞳相位调制构建了“双光针”光场。这两束光针分别携带相反的手性，能够同时对两种对映体进行高效分离和负向输运。其横向分离距离和纵向输运距离都可以灵活调控。

通过基于过阻尼朗之万方程进行的流体环境下的粒子动力学模拟证实，该光场系统产生的光学力足以克服黏性阻力和布朗运动的干扰，有望实现高通量的手性分选。这项技术在制药、生化传感以及纳米技术等领域具有重要的应用潜力，就像在今年的世界杯赛场上，不同球队需要精准的策略才能获胜一样，这项技术也需要精准的光学控制。

西安光机所的副研究员李曼曼解释说，手性分子就像人的左右手，虽然外形相似但无法完全重叠。它们互为镜像，被称为对映体。对映体的物理化学性质几乎相同，但生物活性却可能截然不同。许多手性药物中，只有一种对映体具有疗效，而另一种可能无效甚至产生毒副作用。因此，如何高效且精确地分离这对“镜像分子”一直是手性研究领域的核心难题。

“我们利用‘光针’作为‘光学之手’，它不仅能根据手性差异精确识别特定微粒，还能像‘倒车牵引’一样将其反向拉动，”李曼曼进一步阐述，“我们还进一步构建了‘双光针’结构，这就像在微观空间铺设了两条平行的光学通道，可以同时分选两种对映体，从而搭建了一个全光调控的微观智能分拣流水线。”