西安交大雷铭教授团队轴平面光学捕获成果获英国物理学会出版社2023年“中国高被引文章奖”

近期，英国物理学会出版社(IOP Publishing)公布2023年“中国高被引文章奖”获奖名单，以表彰国研究人员在全球科学界的影响力以及他们对物理学的宝贵贡献。西安交大物理学院在Reports on Progress in Physics（IF=18.1）的综述论文“轴平面同时光学捕获与成像”（Simultaneous optical trapping and imaging in the axial plane: a review of current progress）获得IOP Publishing的前1%高被引荣誉。西安交通大学物理学院为论文第一通讯单位，第一作者是西安交通大学物理学院梁言生副教授，共同第一作者是中国科学院西安光学精密机械研究所的严绍辉研究员。通讯作者是西安交大物理学院的雷铭教授（lead contact）和中国科学院西安光学精密机械研究所的姚保利研究员。

光镊（Optical tweezers）利用光与物质的动量传递来实现对微观粒子的光学操控，具有非机械接触、低损伤和高精度等特点，被广泛应用于生命科学、物理化学等研究。虽然当前二维（X-Y平面）光镊研究已取得了丰硕成果，但沿轴向（Z方向）的微粒捕获和观测仍是一个突出的技术难题。物镜较短的工作距离限制了轴向观测深度，进而限制了轴向动力学的研究及应用。实现大范围的轴向捕获对于在三维空间研究胶体粒子的相互作用、细胞特性等许多工作具有重要的科学意义。

本论文提出的轴平面光学捕获与成像技术，打破了传统光学捕获技术的操控范围限制，首次实现了轴平面（X-Z）全息光镊动态操控多粒子的功能，极大地提升了光镊在三维空间操控粒子的能力。提出的基于轴平面傅里叶变换的轴平面GS算法，可以准确、快速地产生多种特殊光场，并将速度提高几十倍。论文展示了该技术在三维空间的微操控能力和在研究特殊光束捕获特性方面的巨大潜力。光镊领域著名学者英国圣安德鲁斯大学Dholakia教授在其关于光学微粒操控在生物光子学的应用进展综述文章（Journal of Biomedical Optics 2021, 26: 070602）中对本论文成果给予高度评价，认为是光学捕获与先进光学成像研究领域在新世纪的一个主要进展。“The simultaneous trapping and imaging in the axial plane is one of the main advances made since the turn of the century in the field of optical trapping combined with advanced imaging. This has potential implications in several research fields including tomographic phase microscopy (TPM) and super-resolution (SR) microscopy, 117 which are very useful in the study of biological samples.”。

雷铭团队长期从事多功能光学微操纵技术的研究，在突破光学衍射极限的细胞成像和微操纵、先进光学显微等领域取得了重要成果。团队自主研发出了具有特色的光镊微操作仪和结构光照明超分辨显微镜具有国际领先水平，目前已向国内外高校和科研单位售出二十余台。团队近年来在《Advanced Photonics》、《Reports on Progress in Physics》、《The Innovation》、《Photonics Research》等国际刊物上发表论文200余篇，授权中国发明专利20项并于2021年获批“先进光学成像融合人工智能”陕西省科技创新团队。​​​​​​​