2026年8月14日——一条控制光旋转方向的新路径已经打通：只需改变分子的排列方式，而无需合成复杂的新材料。圆偏振光是一种特殊形式的光，它在传播过程中像风车一样向左或向右旋转。由于不同的旋转方向可以携带不同信息，它作为下一代显示、光通信和安全技术的关键光源而备受关注。韩国科学技术院（KAIST）的研究人员开发出一种平台技术，将对称分子排列成“微观风车”，从而能够产生具有所需旋转方向的圆偏振光。

韩国科学技术院（KAIST，校长Choongsik Bae）于8月14日宣布，由化学系Dong Ki Yoon教授领导的研究团队与忠南大学、亚洲大学、延世大学以及日本理化学研究所（RIKEN）的研究人员合作，开发出一项技术：通过对对称的非手性液晶分子进行空间约束并施加电场，形成微米尺度的手性风车结构，并将其永久复制到聚合物纳米纤维上。

手性是指物体与其镜像无法完全重合的性质，就像人的左右手一样。手性不仅是蛋白质、DNA等生物分子的关键特性，也是下一代显示、光学传感器和光通信中所用光学材料的关键特性。

迄今为止，制造手性光学材料通常需要合成具有不对称结构的复杂分子，或添加大量手性物质。这使得制备工艺复杂化，限制了可用材料的范围，并且难以在大面积上实现具有相同手性取向的结构。

为解决这一难题，研究团队基于“结构创造功能”的理念提出了一种新方法。

研究团队将“同一张纸可以通过不同的折叠方式形成顺时针或逆时针风车”这一原理应用于分子。他们关注到，即使是对称分子，也能根据其组装方式形成不同手性的结构。

研究人员首先诱导棒状分子自组装成微观风车状结构。随后，他们添加了不到总材料量1%的极少量手性添加剂，以引导所有风车朝向同一方向。研究团队成功将该结构复制到了聚合物纳米纤维上。

当传统发光材料被涂覆到该结构上时，会发射出旋转方向相反的圆偏振光，其旋转方向不取决于发光材料本身，而取决于风车结构的排列方向。圆偏振光是一种在传播过程中向左或向右旋转的特殊光形式，由于每个旋转方向可以携带不同信息，它可用于下一代显示、光通信和防伪技术。

换句话说，这项研究表明，只需改变承载发光材料的结构，而不是改变发光材料本身，就能控制光的性质。简而言之，就像相同的乐高积木可以通过不同的组装方式形成完全不同的形状一样，相同的分子仅通过排列方式的不同就能产生不同的光学性质。

Dong Ki Yoon教授表示：“这项研究的关键在于，我们不是通过手性分子的复杂化学结构，而是仅通过分子的排列方式来控制光的旋转方向。”他补充道：“这项工作提出了一种新的光学材料设计原理，无需开发复杂的新材料，即可应用于下一代显示、AR和VR光学器件、偏振传感器和光通信等领域。”

第一作者、博士生Jeong Yeon Han解释说：“在传统方法中，左手性结构和右手性结构往往同时形成，导致手性性质相互抵消。然而，在这项研究中，我们通过设计仅选择单一旋转方向的极微量添加剂，成功在大面积上实现了结构沿单一方向排列。”