西安光机所在手性光与物质相互作用研究方面取得进展

春秋直播比分 2026-07-10 05:40:25 来源: 原创

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  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)

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