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這類材料在納米尺度上由相等比例的左手和右手微觀結構組成，在宏觀上不表現(xiàn)出手性。有趣的是，這些材料會在外界調控下產生手性。研究中，他們通過超快光學激發(fā)，首次在實驗上實現(xiàn)了對其手性的精準調控，開發(fā)了動態(tài)操控手性的新方法。

對于相關論文一位審稿人評價道：“這項研究顛覆了人們對手性只能在材料合成階段決定的傳統(tǒng)認知，首次通過光學手段實現(xiàn)了手性的外部調控。這一發(fā)現(xiàn)為手性材料的動態(tài)調控開辟了新方向，具有重要的科學價值和應用潛力。”

目前，本次研究仍處于基礎研究階段，但它為未來的應用提供了重要的理論和實驗依據(jù)。“反手性”材料在多個領域有潛在的應用前景，例如：

• 光學元件：可重構手性光學器件，如可調偏振片和手性激光器。

• 非線性光學：用于調控光-物質相互作用，提高光信號處理能力。

• 手性催化：在合成化學和制藥領域，手性調控可以影響催化反應的選擇性。

• 拓撲物態(tài)研究：動態(tài)手性調控可能在拓撲材料和量子信息領域發(fā)揮作用。

未來，研究團隊希望進一步優(yōu)化這一方法，使其適用于更廣泛的材料體系，并探索其他外場（如電場、磁場）對手性的調控方式。

手性是物質的基本性質之一，在生物學、物理學和化學等領域都有重要影響。而手性材料也在醫(yī)藥、光學、催化等多個方向有著廣泛的應用。

在固體材料中，手性通常在晶體生長過程中決定，一旦形成，左手性和右手性便無法自由切換。這一限制極大地阻礙了手性材料的動態(tài)調控，以及光學器件中的應用。

本次研究正是針對這一問題，探索了一種全新的手性切換方法，使得手性可以在外界控制下實現(xiàn)動態(tài)調節(jié)。

不過，這個研究的開展實際上帶有一些偶然性。最初，曾智洋的主要精力集中于另一項使用光學手段調控材料性質的研究上。在深入研究的過程中，他偶然產生了一個新的想法：是否可以通過光學方式來調控材料的手性？

為了驗證這一想法的可行性，曾智洋利用自己掌握的有關群論的數(shù)學知識，對某些特定材料進行了對稱性分析。很快，他發(fā)現(xiàn)這種方法在理論上是完全可行的——在合適的材料體系中，光場的激發(fā)確實可以誘導手性變化。這一發(fā)現(xiàn)讓他非常興奮，于是曾智洋開始思考如何在實驗上加以驗證。

確定理論可行后，他開始尋找適合的材料體系，并找到了幾個適合在實驗中觀測手性調控的候選材料。在與導師討論后，得到了導師的認可和支持，于是便著手在實驗室進行嘗試。在初步實驗中，曾智洋和所在團隊很快就觀測到了與理論預測相符的手性變化。

在實驗取得初步成功后，為了更深入理解觀測到的手性變化機制，他們還進行了理論計算。通過模擬光場與材料內部結構的相互作用，建立了一個理論模型，并成功地解釋了實驗中的關鍵現(xiàn)象。

值得注意的是，在研究初期曾智洋使用實驗室已有的光學儀器進行測量，雖然能夠觀測到預期的信號，但信噪比并不理想。為了獲得更精準的結果，他在實驗測量的硬件和軟件方面同時進行了升級。

在硬件方面，曾智洋使用了所在研究所自研的光學探測器，提高了實驗的靈敏度。在數(shù)據(jù)采集方面，他也拋棄了傳統(tǒng)的商用儀器，而是采用了自己編程控制的數(shù)據(jù)采集軟件。這些改進提高了實驗的信噪比，也大大縮短了實驗測量所需的時間。

日前，相關論文以《非手性晶體中的光誘導手性》（Photo-induced chirality in a nonchiral crystal）為題發(fā)在 Science[1]，曾智洋是第一作者，安德里亞·卡瓦列里（Andrea Cavalleri）教授擔任通訊作者。