基于光与颗粒间动量传递的力学效应，光镊可操控微/纳米颗粒，具有无接触、无伤害等优点，在量子物理、量子计算和生物颗粒操控及检测等方面具有重要的科学意义和应用价值，获得了2018年诺贝尔物理学奖。

目前，光镊仍存在以下问题：j操控机制缺乏。大多依靠传统的散射力和梯度力，特殊牵引力、横向力和自旋力等弱光力难以实现和测量，这制约了光镊理论体系的发展；k高效操控方法缺乏。生物颗粒的捕获效率通常小于25%，这限制了光镊的生物医学应用。为此，申请人提出了多种新型光流控光镊操控理论，建立了相应的实验方法，实现颗粒在近场和远场下的超精密操控和生物医学应用。主要开展以下三个方面的研究：

1）远场光镊超精密分离及单细菌和抗体的筛选：发现了颗粒在光学散射力和流体力作用下存在“松散过阻尼系统”，利用准贝塞尔光束构建了光弹簧系数相比传统光镊低2个数量级的过阻尼系统，成功分离了半径从30到50纳米的金颗粒，精度达5纳米（Sci. Adv. 2018）。在传统单一颗粒跳跃理论基础上，揭示了光学势阱间的多颗粒跳跃机制，实现了单细菌水平抗体的筛选以及细菌抗体结合效率的测量，为生物颗粒间相互作用的研究提供了新思路 (Nat. Commun. 2018)。

2) 远场特殊光力/力矩的增强与测量：提出多极子增强手性光学力的原理，将弱手性光学力提高了数百倍，达到与散射力同一量级（PRL 2020; Nano Lett. 2022）;揭示了光在手性颗粒上产生非对称横向动量偏移从而产生横向力的机理，利用光学横向力实现了手性颗粒的分离(Light 2020);提出了自旋角动量不均匀产生光横向力的普适理论，建立了该力与光偏振态的关系（Sci. Adv. 2022）；揭示了单一介电质颗粒中可逆力矩的产生机制,拓展了力矩的偶极子模型（PRL 2022;Sci. Adv. 2022）。

3）近场光镊阵列新构型中细菌和病毒的多功能操控：提出了双波导等近场光镊阵列构型（ACS Nano 2019; Nano Lett. 2020），实现了大范围超衍射极限光场的控制，实现不同尺寸、不同形状颗粒和细菌的筛选；利用介电质光子晶体阵列构型，实现了无修饰单病毒的直接效率接近100%的捕获、定位、分离和提纯（Laser Photon. Rev. 2022; ACS Nano 2022）。