本报讯 （记者 孙亚婷）5月7日，记者了解到：西安光机所姚保利、徐孝浩研究员团队与南京大学、香港科技大学、瑞士洛桑联邦理工学院联合攻关，设计并验证了一种名为“广义超构光学扳手”的新型器件，可在三维空间内对微粒进行可编程操控，为光学微操纵技术向高维度、多目标协同控制迈进提供了重要方案。相关成果发表在国际权威期刊《科学进展》上，并得到该期刊官网的重点推荐。

“可以把该器件想象成一把由激光构成的‘微型扳手’。”姚保利介绍，“它不仅能沿着预设的路径‘抓住’微粒，并带动其‘旋转’，还能同时‘变出’多把这样的光扳手，让多个微粒实现不同路径的并行输运。”

在光学微操纵领域，构建光扳手是实现微粒输运的关键途径。但过去要产生和调控光扳手，往往需要体积较大的光场调控设备。近年来兴起的一种比头发丝还细、布满了纳米柱的人工结构——“超构表面光扳手”，虽然突破了体积限制，但已有的设计普遍功能复用度低、操控模式单一，难以同时满足多个微粒沿多维复杂路径输运的需求。

为解决这些问题，团队提出了可调控纵向演化与横向阵列分布的“广义超构光学扳手”设计方案。在纵向维度上，他们引入“冻结波”理论，使光扳手在传播过程中可按需改变形状和力分布；在横向维度上，他们构建光扳手阵列，每一把都可独立操控多个微粒。

在此方案基础上，团队进一步发展了全复振幅调控技术，在一块超构表面上实现了偏振复用的多功能操控，即“广义超构光学扳手”。

“实验结果表明，这种‘广义超构光学扳手’能让任意形状的光扳手同时具备束缚和输运微粒的能力，实现多微粒三维稳定并行操控。凭借出色性能，‘广义超构光学扳手’也为未来将光学微操纵系统直接集成到芯片上提供了关键器件。”姚保利说。