基于超表面的光學(xué)微操縱系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、易于與微流控芯片集成等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于片上生化傳感、粒子動(dòng)力學(xué)分析和細(xì)胞測(cè)量分析等領(lǐng)域。已報(bào)道的利用單個(gè)超表面實(shí)現(xiàn)的光學(xué)微操縱系統(tǒng)僅能夠?qū)崿F(xiàn)單一種類光場(chǎng)的產(chǎn)生，難以完成對(duì)微粒的多功能操縱。針對(duì)該問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將不同的相位分布加載到正交圓偏振態(tài)上，利用單個(gè)超表面實(shí)現(xiàn)了正交圓偏振光入射下聚焦高斯光束與渦旋光束的產(chǎn)生，這兩類光束還攜帶有正交的自旋角動(dòng)量，當(dāng)與微粒相互作用時(shí)，能夠?qū)⒐鈱W(xué)梯度力、軌道角動(dòng)量和自旋角動(dòng)量傳遞至微粒，實(shí)現(xiàn)對(duì)微粒的多種操縱。 

圖2.多功能超表面樣品結(jié)構(gòu)及其光學(xué)微操縱微粒驗(yàn)證

研究成果以“Experimental demonstration of optical trapping and manipulation with multifunctional metasurface”為題，2022年2月發(fā)表于美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)期刊《Optics Letters》。論文的共同第一作者包括瞬態(tài)室博士研究生李星儀（2017級(jí)）和周源（2019級(jí)），共同通訊作者為王國(guó)璽和姚保利研究員。研究工作得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持。該項(xiàng)研究工作結(jié)合了瞬態(tài)室超分辨和光學(xué)微操縱團(tuán)隊(duì)與微納光子集成團(tuán)隊(duì)各自的優(yōu)勢(shì)，首次開展交叉創(chuàng)新合作，開辟了一個(gè)新的研究方向，預(yù)期未來(lái)將取得更多的合作研究成果。

論文鏈接：https://doi.org/10.1364/OL.450490