前言
近日，来自瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的Olivier J. F. Martin教授团队在《Light: Science & Applications》期刊上发表研究论文(https://doi.org/10.1038/s41377-026-02336-z)。该研究提出了一种基于傅里叶域穆勒矩阵的偏振成像平台，首次实现对纳米结构中手性光学响应的高分辨率、动量分辨全偏振表征，成功解耦了圆二色性与圆双折射，并展示了其在分子手性传感中的巨大应用潜力。
核心内容
1.提出动量空间穆勒矩阵偏振测量平台
研究团队搭建了一套暗场傅里叶域偏振成像系统，能够获取样品在动量空间（k-space）中的完整4×4穆勒矩阵。该矩阵不仅包含样品的偏振转换、退偏特性，还能分离出线性与圆形各向异性效应。
2.成功解耦圆二色性与圆双折射
通过对金"gammadion"纳米阵列的研究，作者发现：
M14/M41元素代表圆二色性（CDA），反映材料对左/右旋圆偏振光的差异性响应；
M23/M32元素代表圆双折射（CB），反映相位延迟差异；
二者在动量空间中表现出不同的空间分布，分别对应于多极子模式的实部与虚部贡献。
3.揭示结构与厚度对手性响应的调控机制
研究发现，随着纳米结构厚度从50nm增加到150nm，圆二色性与圆双折射强度显著增强。即使是50nm厚、传统CD光谱难以检测的结构，动量空间偏振法仍能清晰分辨其微弱手性信号。
4.实现手性分子传感与对映体识别
对L型和R型gammadion结构进行对比，发现其CDA和CB图像符号完全相反，而线性偏振响应保持不变，证明了穆勒矩阵对结构手性的特异性识别能力。
将L-半胱氨酸和D-半胱氨酸吸附在结构表面后，CDA变化量（ΔCDA）符号相反，成功实现对映体的无标记识别。
进一步实验表明，ΔCDA随分子浓度变化（1μM至10mM）具有良好的浓度依赖性，展现出优异的传感灵敏度。
研究意义
1.为手性表征提供了"全息"视角
传统方法只能测量"平均手性"，而这项技术可以看到不同角度下手性信号的强弱变化，从而揭示内部多极子共振模式与手性之间的物理联系。
2.线性与圆形效应成功"解耦"
这是手性光学测量中长期存在的难题。通过穆勒矩阵不同元素的对称/反对称特性，该研究实现了两种效应的明确分离，为后续研究建立了标准化框架。
3.开辟了无标记手性传感新路径
无需荧光标记，仅通过偏振散射信号的变化即可区分分子手性。这对药物筛选、生物标志物检测、食品安全等领域具有重要应用价值。
4.平台兼容性强，可拓展
该方法不仅适用于金质卍形结构，也可推广至其他手性超表面、介电纳米结构或二维材料系统。
图1：等离激元"卍"形纳米阵列的动量域偏振响应
图2：卍形纳米结构手性光学响应与非均匀偏振散射的数值研究
图3：测得的与卍形纳米阵列相对应的傅里叶域偏振穆勒矩阵
图4：卍形纳米结构厚度依赖的手性光学响应
图5：用于结构对映体表征与手性分子无标记检测的动量空间偏振测量
图6：金质卍形纳米阵列几何参数示意图（周期、臂长𝑙1,𝑙2,𝑙3和厚度𝑡）
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