2021中国光学领域十大社会影响力事件发布

像数星星一样观察分子：新型化学显微镜在浙江大学问世

化学创造着千变万化的物质世界，在这其中每一个单分子起到基本的作用。传统化学和生物学研究大量分子参与的反应和变化。著名物理学家埃尔温·薛定谔曾评论过：“我们从来没有用一个单电子、单原子或单分子做过实验。我们假设我们可以在思想实验中实现，但是这会导致非常可笑的后果。”观察、操纵和测量最为微观的单分子化学反应是科学家面临的一个长久科学挑战。针对这一挑战，浙江大学化学系冯建东研究员致力于发展跨学科的单分子测量方法和仪器，实现多维度的溶液体系单分子物理和化学过程观测、新现象研究和应用建立。其团队发明了一种可以直接对溶液中单分子化学反应进行成像的显微镜技术，并实现了超高时空分辨成像。该技术在化学成像和生物成像领域具有重要的应用价值，允许看到更清晰的微观结构和细胞图像。

科学家首次实现六维光信息复用技术

国际数据中心的报告显示，到2025年，人类社会数据总量将达到175ZB。作为信息的重要载体之一，光的波长、偏振、振幅等物理维度能够建立正交的数据通道，利用光的物理维度复用可提高光信息技术的容量和安全性。随着光信息技术的发展，数据的编码几乎耗尽了现有的相关物理维度，光信息复用的容量正迅速接近极限。自20世纪初科学家认识到光子携带轨道角动量（OAM）可作为光子复用的新维度以来，利用相位涡旋光场开发光子OAM的复用技术方兴未艾。然而，微纳尺度下光子OAM的操控和复用与宏观尺度对应的自由空间及光纤截然不同，发现深亚波长尺度下OAM光场与物质相互作用的新机制和复用新技术，成为发展下一代光子器件亟待解决的关键科学难题。来自暨南大学、上海理工大学等机构的联合团队以光为载体实现了大容量信息复用技术，有望为下一代高密度光存储技术提供新思路。该研究为开发光的OAM维度以控制光与物质的相互作用开辟了新途径，其机制也可应用至其他相关光学系统。