近日，西安光機所瞬態光學與(yu) 光子技術國家重點實驗室姚保利研究員團隊在納米可控手性光場產(chan) 生方麵取得重要進展，相關(guan) 研究成果以“Generation of controllable chiral optical fields by vector beams”為(wei) 題，在線發表在國際著名期刊《Nanoscale》（IF6.90）上，標誌著我所在光場調控基礎研究領域的工作和成果得到了國際同行的關(guan) 注和認可。 

　　手性，指的是一種物體(ti) 在二維平麵內(nei) 無法通過任何平移和旋轉而與(yu) 其鏡像重合的不對稱性，廣泛存在於(yu) 自然界和生命體(ti) 中。手性分子通常以左手（左旋）和右手（右旋）形式成對出現，稱之為(wei) 手性異構體(ti) 或對映體(ti) 。盡管這兩(liang) 種構型對映體(ti) 具有除旋向以外的所有性質，但卻具有完全不同的生物活性、代謝過程以及毒理學特征等。因此，手性物體(ti) 的識別和分離研究一直是生物化學研究和工業(ye) 應用領域的熱點課題。然而，通常用於(yu) 表征物體(ti) 的大多物理性質都與(yu) 它的旋向性無關(guan) ，隻有當手性物體(ti) 與(yu) 其它手性物體(ti) 相互作用時，才會(hui) 發生旋向相關(guan) 反應。 

　　此外，手性不僅(jin) 描述了三維物體(ti) 的幾何特性，還描述了光場的固有屬性，即光場也可以是手性的，比如圓偏振光，具有左右旋形式的典型手性光場。一種常用的手性識別方法是圓二色性光譜法，根據對映體(ti) 對手性探測光場不同手性的不同響應來探測分子手性。手性光場已被用來表征手性物體(ti) ，並在對映體(ti) 選擇性分離、手性傳(chuan) 感、非線性光譜成像等方麵發揮著重要作用。近年來，諸如手性增強的超手性光場、具有局部手性的空間結構手性光學圖案、以及適用於(yu) 特定需求的合成手性光場等手性光場的產(chan) 生引起了國內(nei) 外研究者的極大興(xing) 趣。然而，大多數研究仍需采用圓偏振光作為(wei) 照明，並且所產(chan) 生的手性光場隻攜帶一種或局部兩(liang) 種手性。 

　　研究團隊理論研究了一類由徑向和角向偏振構成的剪裁矢量光束，提出利用兩(liang) 個(ge) 高數值孔徑物鏡組成的4pi顯微聚焦係統，實現同時攜帶兩(liang) 種手性的手性光場的產(chan) 生。通過矢量衍射積分計算該矢量光束經4pi聚焦後的焦場分布並分析其光學手性特征，發現由於(yu) 偏振特性，該聚焦矢量光束可以產(chan) 生手性光場；並且如若隻考慮聚焦場的軸向分量，可以產(chan) 生光斑體(ti) 積為(wei) l3/52（光斑直徑約l/6）的超分辨率手性光場。進一步，為(wei) 了使產(chan) 生的光場同時攜帶兩(liang) 種手性，研究團隊利用由矢量衍射理論推導的解析方法代替常用的耗時且缺乏物理意義(yi) 的迭代方法，設計了一種多相掩模板來對入射矢量光束進行相位調控，產(chan) 生了同時攜帶兩(liang) 種手性分布的1D、2D甚至3D的多光斑手性光場，光斑的位置、數量以及旋向均可通過多相掩模板進行任意調控。該研究結果將促進手性光場的應用，為(wei) 納米尺度上的對映體(ti) 選擇性分離、手性傳(chuan) 感以及手性微粒操縱提供了可能。（瞬態室  供稿）

　　空間3D手性光場的產(chan) 生。(a, b)加載在兩(liang) 個(ge) 入射矢量光束上的相位分布，(c, d)橫平麵和軸平麵的手性光場密度分布。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D0NR02693J