我院领衔研究成果发表于国际顶刊《先进材料》封面， 手性光力领域取得重要进展

近日，上海市眼病防治中心/同济大学附属眼科医院（筹）联合同济大学物理科学与工程学院、新加坡国立大学、西安交通大学、清华大学等单位，在手性光学操控领域取得重要进展。上海市眼病防治中心/同济大学附属眼科医院（筹）、同济大学物理科学与工程学院双聘教授-施宇智教授团队发现了一种手性不均匀性诱导的自转向光力效应，加深了光与手性物质相互作用的认识。相关研究成果以“Self-Swerving Optical Force by Chiral Inhomogeneity”为题发表于国际材料学顶尖期刊《先进材料》（Advanced Materials），并被选为封面（back cover）文章。

突破传统

扩展光力操控认知

手性是自然界普遍存在的基本属性，在生物医学、药物研发等领域意义重大——不同手性的分子可能是良药，也可能是毒素。手性光力作为非侵入式的颗粒操控与探测技术，传统研究普遍认为：光力方向由光场属性（偏振、波长、强度）决定，需通过复杂调控光场或依赖界面结构实现颗粒运动控制。

然而，自然与人工合成的手性材料普遍存在手性不均匀性，其对光力的影响长期未被阐明，成为制约手性颗粒精密操控、微纳机器人及对映体分选等应用的关键瓶颈。

核心发现

自转向光力，无需外部调控

研究团队通过理论模拟与实验验证，发现具有轴向手性梯度的颗粒在线偏振光场中，即使没有界面或结构光束的辅助，也能产生横向光力，且该力的方向会随着颗粒自身的旋转而自发反转，从而实现“自转向”运动。这一效应源于手性梯度导致的坡印廷动量守恒破缺，打破了传统操控中对光场结构或界面依赖的局限。

研究团队制备了具有手性梯度的聚合物液晶颗粒，实验观测到手性颗粒的自发转向行为。进一步，研究团队提出并设计了基于手性梯度超表面的光驱动机器人，展示了其在二维轨迹编程操控中的潜力。该研究不仅加深了光与物质相互作用的理解，也为手性探测、高级光学操控、微纳机器人及对映体选择性分选等应用提供了新思路与新平台。

医工融合

为眼科与生物医学开辟新路径

作为上海市唯一市级公立眼科专科医院, 上海市眼病防治中心/同济大学附属眼科医院（筹）长期深耕医工交叉，聚焦眼健康领域前沿技术研发。此次成果由中心双聘教授施宇智牵头，以中心为第一完成单位，是眼科医学与光学物理深度融合的标志性成果。

该研究不仅深化了光与手性物质相互作用的基础认知，更有望为眼科手性分子探测、眼内微纳机器人精准操控、对映体药物高效分选等临床与科研应用提供全新技术平台，助力攻克眼科疾病精准诊疗、药物研发等领域的关键难题。

论文信息

同济大学施宇智教授与博士研究生赖成兴为论文的共同第一作者。

同济大学程鑫彬教授、新加坡国立大学仇成伟教授、西安交通大学胡飞教授和清华大学宋清华副教授为论文的共同通讯作者。

对论文具有突出贡献的合作者还包括同济大学王占山教授、魏泽勇副教授、何涛助理教授，以及博士研究生徐伟杰和李程峰，中国科学院西安光学精密研究所徐孝浩教授，西班牙马德里材料科学研究所Manuel Nieto-Vesperinas教授，意大利CNR纳米技术研究所Alfredo Mazzulla研究员，意大利卡拉布里亚大学Gabriella Cipparrone教授，香港科技大学陈子亭教授等。

（供稿：施宇智/薛文文）