近期，西安光機(jī)所瞬態(tài)光學(xué)與光子技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基于超表面的光學(xué)微操縱研究中，利用優(yōu)化設(shè)計(jì)制備的偏振復(fù)用介質(zhì)超表面（metasurface），實(shí)現(xiàn)了對二氧化硅和碳酸鈣等微粒的捕獲、移動(dòng)、自旋和環(huán)繞等操縱，為基于超表面的多功能光學(xué)微操縱奠定了基礎(chǔ)。 

圖1.基于多功能超表面的光學(xué)微操縱示意圖 

超表面是由亞波長尺寸的超原子（meta-atom）排列而成的平面陣列，這些超原子的幾何結(jié)構(gòu)和空間排列方式可根據(jù)目標(biāo)相位分布而精確設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對光場的振幅、相位、偏振態(tài)和角動(dòng)量等參量的靈活調(diào)控，在光學(xué)成像、光學(xué)測量、光通信、光顯示、光學(xué)微操縱等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。光學(xué)微操縱技術(shù)利用光的力學(xué)效應(yīng)，通過對入射光場的空間調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)對微觀粒子的捕獲、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、輸運(yùn)、分選等豐富靈活的操控，具有非機(jī)械接觸、低損傷、控制精度高、可精確測量微小位移和作用力等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域的重要研究工具，相關(guān)研究工作于1997年、2001年和2018年三次獲得諾貝爾獎(jiǎng)。