哈佛大學研發能即時「扭轉」光線的晶片，助力藥物研發與量子光子學

哈佛大學約翰·保爾森工程與應用科學學院（SEAS）研究員成功開發出晶片級裝置，能以輕微旋轉兩層特殊設計的光子晶體，即時動態控制光線的「手性」（handedness）。這項突破性技術為手性感測、光學通訊及量子光子學開啟新可能性。

研究由Eric Mazur教授實驗室的博士生杜凡（Fan Du）主導，設計出可重構的「扭轉雙層光子晶體」，並整合微機電系統（MEMS）即時調控。Mazur教授表示：「手性在許多科學領域都極為重要，從製藥、化學、生物學到物理學和光子學。整合扭轉光子晶體與MEMS，我們打造出不僅物理學極具潛力，同時也與現代光子製程相容的平台。」

光子晶體是奈米級工程材料，尺寸小到可以放在針尖上，專門控制光的行為，廣泛用於運算、感測和高速數據傳輸。Mazur團隊借鑑因扭轉雙層石墨烯研究聞名的「扭轉電子學」概念，將兩層圖案化的氮化矽薄膜堆疊並使其相對旋轉，創造出單層材料沒有的全新光學特性。

手性為何重要？

手性指的是無法與自身鏡像重疊的物體，最簡單例子就是人的左右手。光學領域，光傳播時會呈螺旋狀旋轉，順時針旋轉稱為右旋圓偏振光，逆時針旋轉則稱為左旋圓偏振光。

分子的手性差異可能造成截然不同的生物效應。最知名例子是1950年代的沙利竇邁（thalidomide，藥名「賽得」）事件：這種藥物的右旋結構能有效治療孕婦孕吐，但左旋鏡像結構卻會導致嚴重的胎兒缺陷。這說明為什麼科學家需要精確工具來區別分子手性。然而，傳統波片和線性偏振器功能固定、偵測範圍有限，且需更換元件才能改變功能。