这种平面芯片利用扭曲光揭示隐藏图像

光也可具有"左旋"或"右旋"特性。当光束"右旋"特性。当光束发生圆偏振时，其电场在空间中呈螺旋状传播，形成左旋或右旋螺旋。由于手性结构对这两种扭曲光束的相互作用存在差异，通过向样品照射圆偏振光——并比较每种螺旋光被吸收、反射或延迟的程度——科学家可解读样品自身的手性。然而该效应极其微弱，这使得精确控制手性成为关键且极具挑战性的任务。

目前，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）工程学院生物纳米光子系统实验室的科学家与澳大利亚团队合作，研发出名为"超表面"的人工光学结构：这种由微型元件（元原子）构成的二维晶格可轻松调节其手性特性。通过改变晶格内元原子的取向，科学家能控制超表面对偏振光的相互作用。

"我们的'手性设计工具包'简洁优雅，且比以往试图通过复杂元原子几何结构控制光的方法更强大。我们创新性地利用了元原子形状与超表面晶格对称性之间的相互作用。"生物纳米光子学实验室负责人哈蒂斯·阿尔图格解释道。

这项具有数据加密、生物传感和量子技术应用前景的创新成果已发表于《自然·通讯》。

隐形双层水印

该团队采用锗和氟化钙制成的超表面，呈现出元原子取向沿芯片连续变化的梯度分布。元原子的形状角度与晶格对称性协同作用，共同调控超表面对偏振光的响应。

在概念验证实验中，科学家在针对电磁光谱中不可见中红外波段优化的超表面上同步编码了两幅图像。首幅澳大利亚凤头鹦鹉图像通过元原子尺寸（代表像素）编码，并使用非偏振光解码；第二幅图像则利用元原子取向编码，当暴露于圆偏振光时，超表面显现出瑞士标志性山峰马特洪峰的图像。

"该实验展示了我们技术生成人眼不可见'双层水印'的能力，为高级防伪、伪装及安全应用铺平了道路。"生物纳米光子系统实验室研究员伊万·西涅夫表示。

除加密领域外，该技术方案在量子技术中具有应用潜力——许多量子技术依赖偏振光进行计算。大范围映射手性响应的能力还可优化生物传感效率。

"我们可利用此类手性超结构检测微量样本中的药物成分或纯度。自然界具有手性特征，区分左右旋分子的能力至关重要——这直接关系到物质是药物还是毒素。"生物纳米光子系统实验室研究员菲利克斯·里克特指出。