西安光学精密机械研究所（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。该研究团队成功地将光学牵引效应与手性光和物质的相互作用相结合，开发出一种全光、高通量的手性分离新方法。该方法能够在单个系统中同时实现两种对映体的空间分离和长距离反向输运。

手性是指物体无法通过平移和旋转使其与其镜像完全重合的几何特性，这一特性在生命和材料科学领域普遍存在。对映异构体虽然化学式相同，但由于空间构型的不同，会表现出显著不同的生物活性。因此，开发高效、无损且高精度的手性检测和分离技术一直是该研究领域的重要目标。

近年来，手性光与物质相互作用的前沿研究为解决这一问题提供了新思路，即利用光场对不同对映体施加差异化的光学力，从而实现单粒子级别的手性识别和分选。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，且常常需要借助微流控或人工微结构来辅助粒子输运，这使得系统复杂且应用场景受到限制。

为了克服这些挑战，研究团队创造性地将光学牵引效应与手性光和物质的相互作用进行整合，提出了一种全光、高通量的手性分选方法。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和长距离的反向输运。

研究团队通过对环形光束进行紧聚焦，构建了“光针”光场。这种光场在50λ的深度范围内保持了高度均匀的强度，同时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，微粒在光学牵引下会逆着入射光的方向运动，从而实现了三维长距离输运。

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。这两束光针分别携带相反的手性，能够同时对两种对映体进行高效分离和反向输运。此外，横向分离距离和纵向输运距离都可以灵活调整。

通过基于过阻尼朗之万方程的流体环境粒子动力学模拟，研究证实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，在制药、生化传感和纳米技术等领域具有重要的应用前景。

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叠，它们互为镜像，被称为对映体。对映体的物理和化学性质几乎相同，但生物活性却可能截然不同。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挑战。

李曼曼补充道：“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。进一步构建‘双光针’结构，则如同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控的微观智能分拣流水线。”