中国科学院 用空气-水界面上的光学横向力对左右手性粒子进行分类的图解
手征微粒的显微图像
比例尺等于5微米
干燥聚合物手性微粒的扫描电镜图像
比例尺等于1微米
具有不同尺寸和不同螺旋结构的微粒薄片的三维透射电镜图像
比例尺等于1微米
θ为10°(e)和45°(f)时y-z平面上的电场和2D坡印亭矢量
坡印亭矢量弦向左(e)和向右(f)偏移，分别产生正(e)和负(f)光学横向力 携带光子动量的光可以通过动量交换推拉微粒
这种动量交换过程产生光学力，该光学力或者吸引(传统的光学镊子)、推动(辐射力)或者拉动(拉力)微粒
光学横向力是一个新兴的研究方向，它表示垂直于非梯度光束传播方向的光学力，已经引起了广泛的关注
横向力可以利用非手性粒子通过圆偏振光束的自旋和轨道动量的转换来产生
还预测放置在表面上的手性纳米粒子可以使用平面波激发产生侧向力
然而，很少有手性依赖的侧向力的证明，并且用于理论预测的粒子是100纳米，这限制了应用
此外，对较大粒子(尺寸~波长)的光学侧向力理论也是缺乏的
在《光科学与应用》杂志上发表的一篇新论文中，科学家设计了一个实验来证明手性依赖的光学横向力
他们合成了具有很强手性的微粒，并使它们漂浮在空气和水的界面上
用倾斜入射的线偏振光束照射后，具有不同旋向性(左和右)的手性微粒将向相反的方向移动
有趣的是，他们在理论上发现光学横向力可以反转不同光偏振和入射角、手性值和粒子大小的符号
他们还从动量转移的角度开发了有趣的模型来阐述这种光学横向力
所报道的方法和技术将为将来直接检测和分选具有不易察觉的化学差异的微粒开辟新的途径，并激发对光-物质相互作用的光学现象的探索
实验装置很简单，只需要一束s或p偏振的激光束，用两个柱面透镜把它聚焦成椭圆形
手性微粒漂浮在使用软光刻技术制造的微孔中的空气和水的界面上
这种配置为探索有趣的光学物理提供了许多可能性，例如自旋轨道相互作用、手性传感等
右手拿着手征粒子；0) (a)和左手(κ& lt；0) (b)分别受到向左(R1、R2和R3)和向右(L1和L2)的横向力
具有弱手性的粒子(标记为F1、F2和F3)可能受到背景流的影响，并以几乎相同的速度移动
不同的粒子有不同的速度，由于不同的大小和略有不同的手性
使用的激光功率为1
4瓦
a和b中的比例尺等于100微米
不同激光功率下不同手性粒子的测量速度
在每个视频序列中测量的最大光学横向力随粒子大小和光的偏振而变化
当手性相同时，横向力在s偏振和p偏振光束下具有相反的符号
信用:程 这些科学家总结他们的工作如下: “我们设计了第一个手性辅助光学侧向力对米氏手性粒子(大小~波长)进行对映选择性分离的实验
由于粒子合成过程和现有理论的限制，目前关于对映选择性分离和手性粒子的研究主要集中在非常大的粒子(几何光学区域，尺寸>波长)
我们首次展示了米氏手性粒子的强大双向分选，以及可逆光学横向力的第一个例子，我们认为这是对光学领域以及光学操作的重要补充
我们的理论研究可逆光学侧向力与粒子大小、入射角和光偏振的关系
与以前的非反转光学横向力相比，米氏手性粒子是非常独特和不平凡的，它们具有一些有趣的性质
此外，我们还从动量转移的角度阐述了光学横向力，这是一种直接表现光学横向力的方法
" “我们的方法很有见地，有助于展示非凡的力量，因为它排除了传统光镊中的光学梯度力
它有助于在理论和实验上补充光学横向力的领域
该技术可用于无接触监测广泛存在于制药工业和生物材料中的手性粒子的旋向性，而无需用化学或生物方法进行测试
石毓智和教授
程——又道
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