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我校光仪学院曹暾教授在手性结构光学信号增强领域取得重要进展

编辑:王天卓 来源:光仪学院 时间:2020-04-26 15:39

近日,我校光电工程与仪器科学学院曹暾教授与东南大学蒋卫祥教授等人以及英国伯明翰大学张霜教授,在《Science》 合作期刊《Research》上发表重要工作:一种基于超表面的保圆偏法布里-珀罗谐振腔(Fabry–Pérot cavity, FP cavity)增强手性光学信号的创新方法。

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手性,是指物体与其镜像不对称的性质,在化学和生物医学领域起着重要的作用。不仅构成生命的大分子,比如蛋白质和DNA等都具有手性,同时手性也决定药物等化学品的结合方式。然而,由于手性分子的尺寸远小于电磁波的波长,天然手性分子的手性光学信号响应很弱,需要很高的浓度才能对其进行定性和定量研究。

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聚焦上述关键科学技术问题,曹暾教授团队创新性地通过设计超表面结构作为FP谐振腔的反射镜,使得经超表面反射后的圆偏振光仍能保持其入射时的偏振态。利用一对正交放置的超表面反射镜构成FP谐振腔,就可以实现腔内圆偏振光偏振态保持不变的循环反射,同时积累手性响应,进而增强腔内手性分子的手性光学信号。其中,超表面反射镜由金属网格/电介质/金属三层结构组成,并采用在微波段手性光学信号响应非常弱的手性介质代替手性分子。理论计算和实验验证表明这种新型的保圆偏FP谐振腔极大提高了手性介质的光学活性,使其手性光学信号提高了一个数量级。

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值得一提的是,曹暾教授提出的新方法可以直接扩展到可见光、红外和太赫兹等更高的频段,为检测低浓度手性分子提供了新思路。此工作将有力推动生物分子手性快速准确识别与分离技术的发展,为病毒的快速检测及其治疗药物研发提供技术支撑。

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曹暾,现任光电工程与仪器科学学院副院长,教授、博士生导师。曹暾教授团队始终面向国家重大需求,长期致力于微纳构件及其应用研究。获省“十百千高端人才引进工程”-百人层次,省“百千万人才工程”-千人层次,省杰出青年学者,“星海杰青”等人才项目支撑。

《Research》是中国科协与美国科学促进会共同创办世界一流水平科技期刊,是美国《Science》自1880年创刊以来第一本合作期刊。主编(中国)为西北工业大学常务副校长、中科院院士黄维,主编(国际)为美国明尼苏达大学麦克凯特杰出教授崔天宏。

责任编辑:于舒雯



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