西安光机所的瞬态光学研究室在手性光与物质相互作用的研究领域取得了新的突破。该团队通过创新性地结合光学牵引效应与手性光物质相互作用，开发出一种全光、高通量的手性分离方法。该方法能够在同一系统中同时实现两种对映体的空间分离以及长距离的反向输运。
手性是指一个物体无法通过平移和旋转与其镜像完全重合的特性，这是生命和材料体系中普遍存在的几何特征。虽然互为镜像的对映异构体具有相同的分子式，但由于其空间构型不同，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面临的关键问题。
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问题提供了新的思路。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。
为了克服这些挑战，研究团队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、高通量的手性分选技术。这项技术能够在单一系统中同时实现两种对映体的空间分离和长距离的反向输运。
研究团队首先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。由于手性匹配会增强前向动量散射效应，微粒在光学牵引力的作用下会逆着入射光的方向运动，从而实现三维的长距离输运。
在此基础上，研究团队进一步通过光瞳相位调制构建了“双光针”光场。这两束光针各自携带相反的手性，能够同时对两种对映体进行高效分离和反向输运。并且，横向分离的距离和纵向输运的距离都可以进行灵活的调控。
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，证实了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，有望实现高通量的手性分选。这项技术在制药、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，虽然外形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，但生物活性却存在巨大差异。在许多手性药物中，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，如何高效精确地分离这对“镜像分子”，一直是手性研究领域的关键挑战。
李曼曼进一步介绍：“我们利用‘光针’作为‘光学之手’，不仅能够根据手性差异精确识别特定微粒，还能像‘倒车牵引’一样将微粒反向拉动。通过进一步构建‘双光针’结构，相当于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，从而构建了一个全光调控的微观智能分拣流水线。”
