该平板芯片利用扭曲光显现隐藏图像

光也具有"左"或"右"旋性。当光束圆偏振时，其电场在空间中如同左旋或右旋螺旋般前进。由于手性结构对这两类扭曲光束的相互作用存在差异，科学家可通过圆偏振光照射样品——并比较每种扭转光被吸收、反射或延迟的程度——来解读样品自身的手性。然而，该效应极其微弱，这使得精准调控手性成为一项关键且艰巨的任务。

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，创建了名为"超表面"的人工光学结构：这种二维晶格由微小单元（超原子）构成，可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超原子几何结构调控光的方法更强大。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。

这项创新具有数据加密、生物传感和量子技术领域的应用潜力，成果发表在《自然·通讯》期刊。

无形的双层水印

该团队开发的超表面由锗和氟化钙制成，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与晶格对称性共同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不可见中红外波段优化的超表面上同步编码了两幅图像。第一幅澳大利亚凤头鹦鹉图像通过超原子尺寸（代表像素）编码，并使用非偏振光解码。第二幅图像则利用超原子方向编码，当暴露于圆偏振光时，超表面显现出标志性的瑞士马特洪峰图像。

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

除加密领域外，该团队的方法在量子技术中亦有应用前景——许多量子技术依赖偏振光进行计算。大面积绘制手性响应的能力还可简化生物传感流程。

"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，区分左右旋分子的能力至关重要，这关乎药物与毒物的本质差异，"生物纳米光子系统实验室研究员菲利克斯·里克特指出。