该扁平芯片利用扭曲光线揭示隐藏图像

光也可以具有"左旋"或"右旋"特性。当光束呈现圆偏振时，其电场在空间中以左旋或右旋螺旋方式传播。由于手性结构对这两种扭曲光束的相互作用存在差异，科学家通过用圆偏振光照射样品——并比较每种旋向的光被吸收、反射或延迟的程度——就能解读样品自身的手性特征。不过这种效应极其微弱，这使得精确控制手性成为一项关键而富有挑战性的任务。

洛桑联邦理工学院工程学院生物纳米光子系统实验室的科学家们与澳大利亚同行合作，成功研制出名为"超表面"的人工光学结构：这种由微型元件（超原子）构成的二维晶格能轻松调节其手性特性。通过改变晶格中超原子的排列方向，科学家可以控制超表面与偏振光的相互作用。

"我们的'手性设计工具包'既简洁优雅，又比以往试图通过复杂超原子几何结构来控制光的方法更强大。我们利用了超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。

这项创新技术已发表于《自然·通讯》期刊，在数据加密、生物传感和量子技术领域具有潜在应用价值。

隐形的双层水印

研究团队采用锗和氟化钙材料制备的超表面，其超原子取向沿芯片呈现连续梯度变化。这些超原子的形状、角度以及晶格对称性共同作用，精确调控着超表面对偏振光的响应。

在概念验证实验中，科学家在针对电磁谱中红外波段优化的超表面上同时编码了两幅图像。第一幅澳大利亚凤头鹦鹉的图像数据通过超原子尺寸（代表像素）进行编码，可用非偏振光解码；第二幅马特洪峰的标志性图像则通过超原子取向编码，当暴露于圆偏振光时才会显现。

"该实验展示了我们技术制造人眼不可见双层'水印'的能力，为高级防伪、伪装和安全应用开辟了新途径。"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，该技术还有望应用于依赖偏振光进行计算的量子技术。在大尺度表面绘制手性响应的能力也将简化生物传感流程。

"我们可以利用这种手性超结构来检测微量样品的药物成分或纯度。自然界本质上是手性的，区分左右旋分子的能力至关重要——这可能决定某种物质是良药还是毒剂。"生物纳米光子系统实验室研究员菲利克斯·里克特补充道。