摘要
对映异构体分离是化学合成和药物研发中的关键步骤，近年来随着手性横向光学力的提出，基于传统光镊的纯光学分选为对映异构体分离带来了全新的途径，但仍然效率低下。等离激元光镊相比于传统的光镊具有更小的捕获体积，可以对纳米尺度的样品进行精确操纵，拥有对纳米尺度的样品进行精确操纵并增强对映异构体分选的能力。 本文从等离激元光镊和手性粒子受力原理出发，模拟并讨论了两种类型的等离激元光镊捕获和分选手性粒子的行为。其一是提出了以环形纳米结构为基础，利用矢量偏振光束激发器件产生相应的等离激元模式从而产生径向光学捕获力以及横向非对称光学力。通过分析手性偶极子模型合对比麦克斯韦应力张量方法的结果，解释了手性光学横向力的来源。对比手性粒子与非手性粒子的受力结果，讨论了金环等离激元光镊在对映异构体分选中的应用条件，然后通过金环附近对映异构体相反的旋转方向判断粒子的手性，继而实现对对映异构粒子的分选。 其二，模拟了蝴蝶结型纳米孔等离激元光镊，并讨论了其对普通材料粒子的操控和手性粒子的分选作用。详细研究了非手性粒子在等离激元场中的受力情况以及背景环境折射率对光镊捕获能力的影响。利用偶极近似的极化率模型解释了在背景折射率大于粒子折射率时不能捕获粒子的原因，继而将该光镊的应用推广到了对手性粒子的分选。讨论了对映异构体在等离激元场中受力性质的差异，并分析了背景折射率对手性粒子分选能力的影响。基于手性粒子只受手性光场梯度作用的情况，提出了背景环境折射率与手性粒子折射率相等的最佳分选条件。 在以上两种光镊分选能力的分析中我们讨论了光学横向力在等离激元光镊中的具体表现形式，扩展了光学操控的自由度及其应用范围。我们的计算结果表明，等离激元光镊可以增强其对普通粒子的捕获能力，引入手性光后可以增强光与手性粒子的相互作用，这些结果对于对映异构体光学分选的实验研究具有重要的参考价值。
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