西安光学精密机械研究所（简称西安光机所）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突破。该团队将光学牵引效应与手性光物质相互作用相结合，提出了一种全光、高通量的手性物质分选新方法。该方法能够在同一个系统中实现两种对映体的空间分离以及长距离的逆向输运。
手性指的是物体无法通过平移和旋转使其与其镜像完全重合的几何特性，这是生命和材料体系中普遍存在的特征。两种互为镜像的对映异构体，虽然化学组成相同，但由于空间构型的不同，会表现出截然不同的生物活性。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这一目标提供了新的思路：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识别和分选。然而，目前的光力分离研究大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或人工微结构来辅助粒子输运，这使得系统变得复杂且应用场景受到限制。
为了克服这些挑战，研究团队创新性地将光学牵引效应与手性光物质相互作用结合起来，设计出一种全光、高通量的手性分选技术。该技术能够在一个系统中同时完成两种对映体的空间分离和长距离逆向输运。
研究团队通过对环形光束进行紧聚焦，构建了“光针”光场。这种光场在50λ的深度范围内保持了高度均匀的强度，同时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。由于手性匹配增强了前向动量散射效应，微粒在光学牵引下会沿着与入射光相反的方向运动，实现了三维长距离输运。
在此基础上，研究团队通过对光瞳相位进行调制，进一步构建了“双光针”光场。这两束光针分别携带相反的手性，可以同时对两种对映体进行高效分离和逆向输运。并且，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，研究证实该光场体系产生的光学力足以克服黏性阻力和布朗运动的干扰。该技术有望实现高通量的手性分选，在制药、生化传感和纳米技术等领域具有重要的应用潜力。
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，虽然形状相似但无法完全重合，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，但生物活性却可能大相径庭。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，如何高效精准地分离这对“镜像分子”一直是手性研究领域的关键难题。
李曼曼进一步介绍道：“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的微粒，还能像‘倒车牵引’一样逆向拉动微粒。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并行的光学通道，能够同时分选两种对映体，从而构建了一套全光调控的微观智能分拣流水线。”
