基于人工微结构的手性精准构筑及其应用

Chirality is the source of life. Studying the origin of chirality and realizing the precise construction of chirality are of great significance for the development of life sciences, medicine, synthetic chemistry and spin photonics. Currently, the chiral detection is usually based on the interaction between light field and chiral molecules. However, the chiral optical responses of natural molecules are very weak, and their detection and discrimination are quite difficult, which seriously restricts the study of chiral characteristics. Artificial microstructure is a kind of sub-wavelength optical molecules, whose proposal and development provide an effective way for the in-depth study of the mechanism of chiral production and the precise construction of chirality. We will theoretically and experimentally study the precise construction of chirality in artificial microstructures and its applications in this fund. We will study and reveal the origin of chirality, and provide a universal design method for the realization of chirality in artificial microstructures. We will investigate the manipulating principle of chirality and develop a design method for the realization of chiral enantiomer in artificial microstructures. We will investigate the performance of chiral artificial microstructures in the manipulation of circular-polarized optical fields, and further explore and develop new technologies and new methods for the chiral characterization. We hope to promote the developments and applications of precise construction and detection for chirality artificial microstructures, and form our own characteristics and advantages in the international research field by carrying on this project.

手性是生命之源。研究手性的起源，实现手性的精准构筑对于生命科学、医药学、合成化学和自旋光子学等领域的发展具有重要意义。目前手性探测多基于光场与手性分子相互作用，然而自然界中手性分子的光学响应非常微弱，这严重制约了手性特性的研究。人工微结构是一种亚波长尺度下的人造“光学分子”，它的提出和发展为手性产生机理的深入研究和手性物质的精准构筑提供了一种有效方式。本项目拟从理论和实验两个方面开展基于人工微结构的手性精准构筑及其应用的研究。研究和揭示人工微结构中手性的产生机制，提出手性人工微结构的普适性设计方法。研究人工微结构中手性的调控规律，发展基于人工微结构的手性对映体的设计方法。研究手性人工微结构在圆偏振光场调控方面的性能，探索和发展手性物质表征的新技术和新方法。我们希望通过本项目的开展，推动人工微结构在手性精准构筑和手性分子探测表征方面的发展与应用，争取在该领域的国际研究中形成自己的特色和优势。

研究手性的起源，实现手性的精准构筑对于生命科学、医药学、合成化学和自旋光子学等领域的发展具有重要意义。目前手性探测多基于光场与手性分子相互作用，然而自然界中手性分子的光学响应非常微弱，这严重制约了手性特性的研究。人工微结构是一种亚波长尺度下的人造“光学分子”，它的提出和发展为手性产生机理的深入研究和手性物质的精准构筑提供了一种有效方式。本项目聚焦于人工微结构的手性精准构筑及其应用的研究，项目执行过程中从理论和实验两个方面围绕少层、卷曲人工微结构中手性的精准构筑，以及自旋选择光场多维联合调控开展了系统性研究。通过本项目的开展，研究和揭示了少层、卷曲人工微结构中手性的产生机制和调控规律。提出了少层、卷曲人工微结构中手性光学响应精准构筑和高自由度调控规律，在少层、卷曲人工微结构中发展了手性对映体设计方法。研究和揭示了人工微结构在自旋选择光场调控方面的性能，探索并提出了自旋光场多维度联合调控新原理和新方法，实现了手性选择灰度成像、手性光学防伪和光场的高效率自旋选择透过。通过本项目的开展，推动人工微结构在手性精准构筑和自旋光场调控与探测方面的发展与应用，在该领域的国际研究中形成自己的特色和优势。