中国科学院西安光学精密机械研究所（简称西安光机所）的科研人员近期在手性光与物质相互作用的研究领域取得了新的突破。该所瞬态光学研究室的团队成功将光学牵引效应与手性光物质相互作用相结合，开发出一种全光、高通量的手性物质分选新方法，能够在一个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。

手性是一种几何特性，指的是物体无法通过平移和旋转与其镜像完全重合。手性物质的两种对映异构体，虽然分子式相同，但由于空间构型不同，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，一直是该研究领域的核心目标。

近年来，手性光与物质相互作用的前沿研究为这一目标提供了新的途径：光场能够对手性不同的对映体施加不同的光学力，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，该研究团队创新性地融合了光学牵引效应和手性光与物质相互作用，提出了一种全新的全光高通量手性分选方案。该方案能够在单一系统中同步实现两种对映体的空间分离以及长距离的反向输运。

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的纵向深度内保持了高度均匀的强度，并且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逆着入射光的方向运动，从而实现三维长距离输运。

在此基础上，研究团队通过光瞳相位调制进一步构建了“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。此外，该系统的横向分离距离和纵向输运距离均可实现灵活调控。

通过基于过阻尼朗之万方程的流体环境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。这项研究在制药、生化传感和纳米技术等领域具有重要的潜在应用价值。

西安光机所的李曼曼副研究员解释说，手性分子就像人的左右手，外观相似但无法完全重叠，它们互为镜像，被称为对映体。对映体在物理化学性质上几乎一致，但生物活性却可能存在巨大差异。例如，在许多手性药物中，只有一种对映体具有治疗效果，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难题。

李曼曼进一步介绍：“我们利用‘光针’作为‘光学之手’，不仅能根据手性差异精确识别特定微粒，还能像‘倒车牵引’一样反向拉动微粒。我们还进一步构建了‘双光针’结构，这相当于在微观空间铺设了两条平行的光学通道，能够同时分选两种对映体，构建了一套全光调控的微观智能分拣流水线。”这项研究的进展，为理解和操控手性物质提供了新的视角，对于相关领域的科学研究和技术应用具有重要意义，而其潜在的效率提升也可能对世界杯赔率等商业领域产生间接影响。