手性定義為物體結(jié)構(gòu)和其鏡像（對(duì)映異構(gòu)體）的不可重疊性（圖1）。手性物體在自然界很普遍，例如DNA和蛋白質(zhì)。盡管它們的大多數(shù)物理性質(zhì)是相同的，但是手性物體及其對(duì)映異構(gòu)體可能表現(xiàn)出不同的響應(yīng)。與電磁波（EM）相關(guān)的手性和手性現(xiàn)象已在許多論文中提到。目前，研究人員已經(jīng)將手性特性引入到光、納米結(jié)構(gòu)和納米系統(tǒng)中，并闡釋手性光學(xué)的相互作用。

圖1.手性和非手性物體，圖源：Khan Academy

幾何手性是定性的二元性質(zhì)。相反，手性光學(xué)的影響是可以定量測(cè)量的，一些通常測(cè)量的手性光學(xué)現(xiàn)象包括：旋光色散（ORD）、圓二色性（CD）、左旋圓偏振（LCP）和右旋圓偏振（RCP）的吸收差異。

目前，手性光學(xué)的應(yīng)用方向主要有：

1）手性結(jié)構(gòu)中的非線性效應(yīng)，如二次諧波產(chǎn)生（SHG），作為結(jié)構(gòu)對(duì)稱性的極其靈敏的探針，使我們能夠區(qū)分手性和各向異性效應(yīng)。

2）手性光與物質(zhì)的相互作用，非線性光-物質(zhì)相互作用中的手性選擇性增強(qiáng)，例如，當(dāng)圓偏振光入射到量子發(fā)射器上時(shí)，相對(duì)于沒(méi)有超材料的參考樣本，手性系統(tǒng)的雙光子發(fā)光顯著增強(qiáng)了40倍以上，同時(shí)還為檢測(cè)和表征自然界中普遍存在的手性提供了超高的靈敏度。

3）主動(dòng)手性超材料，利用MEMS、相變材料、DNA導(dǎo)向的組裝等方法實(shí)現(xiàn)對(duì)超材料的手性的人為主動(dòng)控制，在中紅外區(qū)偏振調(diào)制、熱成像和檢測(cè)方向開辟了新途徑和潛在應(yīng)用，基于DNA技術(shù)更是促進(jìn)了生命科學(xué)和生物化學(xué)智能探針的開發(fā)。

近日，韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)的Junsuk Rho（）教授及其合作者以“Electromagnetic chirality: from fundamentals to nontraditional chiroptical phenomena”為題對(duì)光的手性、納米結(jié)構(gòu)和納米系統(tǒng)中的手性及其手性光學(xué)相互作用的理論研究進(jìn)行了全面的概述，并深入討論了基于這些基本原理觀察到的手性光學(xué)現(xiàn)象。

該篇綜述文章發(fā)表在Light: Science & Applications。

圖2.物體和光的手性量化參數(shù)