Diferenciació de partícules dretanes i esquerranes mitjançant la força que exerceix la llum


Diferenciar partícules dretanes i esquerranes per la força que exerceix la llum

Les imatges de microscòpia electrònica d’escaneig mostren nanopartícules quirals d’or en forma D i L. Els inserts visualitzen els models tridimensionals de les nanopartícules. Crèdit: NINS/IMS

Els investigadors van investigar la dependència de la polarització de la força exercida per la llum polaritzada circularment (CPL) mitjançant la captura òptica de nanopartícules quirals. Van trobar que el CPL esquerra i dreta exercia diferents forces de la força del gradient òptic sobre les nanopartícules, i que les partícules de forma D i L estan subjectes a una força de gradient diferent per part del CPL. Els resultats actuals suggereixen que la separació de materials segons la seva quiralitat es pot realitzar mitjançant la força òptica.

La quiralitat és la propietat que l’estructura no és superposable a la seva imatge reflectida. Els materials quirals presenten la característica que responen de manera diferent a la llum polaritzada circularment a l’esquerra i a la dreta. Quan matèria s’irradia amb una forta llum làser, òptica força s’exerceix sobre ell. Teòricament, s’esperava que la força òptica exercida sobre materials quirals per la llum polaritzada circularment a l’esquerra i a la dreta també seria diferent.

El grup de recerca de l’Institut de Ciència Molecular i tres universitats més van utilitzar una tècnica experimental de captura òptica per observar l’òptica dependent de la polarització circular. gradient força exercida sobre les nanopartícules d’or quirals. Les nanopartícules d’or quirals tenen una estructura en forma D (dretana) o en forma L (esquerra), i l’experiment es va realitzar amb totes dues.






La força òptica que exerceix sobre la nanopartícula depèn de la mà de la llum incident polaritzada circularment. Crèdit: NINS/IMS

Tot i que la força del gradient òptic que actua sobre les nanopartícules quirals es va predir teòricament, abans no s’ha informat cap observació de la força. El grup d’investigació va aconseguir observar la força del gradient òptic originada per la quiralitat (és a dir, la diferència entre la força del gradient per la llum polaritzada circularment esquerra i dreta), mitjançant la captura òptica de les nanopartícules d’or quirals.







Els materials quirals presenten la característica que responen de manera diferent a la llum polaritzada circularment a l’esquerra i a la dreta (activitat òptica). La resposta de la molècula de forma D a la llum polaritzada circularment a l’esquerra és la mateixa que la de la molècula de forma L a la llum polaritzada circularment a la dreta, i viceversa. Crèdit: NINS/IMS

Els resultats van mostrar que la força del gradient òptic era diferent per a les partícules en forma D i en forma L. Els investigadors també van trobar, a partir de la dependència de la força de la longitud d’ona de la llum utilitzada, que hi ha un efecte desconegut anteriorment sobre el mecanisme de la llum. quiralitat– Forces òptiques dependents.

Diferenciar partícules dretanes i esquerranes per la força que exerceix la llum

Els gràfics són les dades experimentals i la línia trencada és el càlcul teòric. El vermell i el blau a les trames i la línia representen les nanopartícules en forma D i L, respectivament. La força del gradient òptic era diferent per a les partícules en forma D i en forma L. Crèdit: NINS/IMS

El present estudi va aclarir les característiques de la força del gradient òptic depenent de la polarització circular sobre la mecànica del quiral or nanopartícules. Mostra la possibilitat de separació de materials quirals per la força òptica, que es pot realitzar mitjançant l’ús de llum confinada localment generada en nanoestructures per atrapar els materials i/o utilitzant la força òptica d’altres mecanismes.

La investigació es va publicar a Avenços de la Ciència.


Transferència de moment lateral assistida per quiralitat per a la separació enantioselectiva bidireccional


Més informació:
Junsuke Yamanishi et al, Força de gradient òptic sobre partícules quirals, Avenços de la Ciència (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq2604. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2604

Citació: Diferenciació de partícules dreta i esquerra utilitzant la força exercida per la llum (2022, 21 de setembre) recuperat el 22 de setembre de 2022 a https://phys.org/news/2022-09-differentiating-right-left-handed-particles- exercit.html

Aquest document està subjecte a drets d’autor. A part de qualsevol tracte just amb finalitats d’estudi o investigació privats, no es pot reproduir cap part sense el permís per escrit. El contingut es proporciona només amb finalitats informatives.