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，可應(yīng)用于片上生化傳感、粒子動力學(xué)分析和細(xì)胞測量分析等領(lǐng)域。已報道的利用單個超表面實現(xiàn)的光學(xué)微操縱系統(tǒng)僅能夠?qū)崿F(xiàn)單一種類光場的產(chǎn)生，難以完成對微粒的多功能操縱。針對該問題，研究團(tuán)隊通過將不同的相位分布加載到正交圓偏振態(tài)上，利用單個超表面實現(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量，當(dāng)與微粒相互作用時，能夠?qū)⒐鈱W(xué)梯度力、軌道角動量和自旋角動量傳遞至微粒，實現(xiàn)對微粒的多種操縱。 

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)表于美國光學(xué)學(xué)會期刊《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）和周源（2019級），共同通訊作者為王國璽和姚保利研究員。研究工作得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（B類）和國家自然科學(xué)基金項目支持。該項研究工作結(jié)合了瞬態(tài)室超分辨和光學(xué)微操縱團(tuán)隊與微納光子集成團(tuán)隊各自的優(yōu)勢，首次開展交叉創(chuàng)新合作，開辟了一個新的研究方向，預(yù)期未來將取得更多的合作研究成果。

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