Undersøgelse af optisk aktivitet under et eksternt magnetfelt

Optisk aktivitet i chirale molekyler er blevet et varmt emne i fysik og optik, repræsenterer evnen til at manipulere lysets polariserede tilstand. At forstå, hvordan molekyler roterer planet af plan-polariseret lys, har udbredte anvendelser, fra analytisk kemi til biologi og medicin – hvor det kan, for eksempel, bruges til at påvise mængden af ​​sukker i et stof. En ny undersøgelse offentliggjort i EPJ B af Chengping Yin fra Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, Sydkina, har til formål at udlede en analytisk model af optisk aktivitet i sort fosfor under et eksternt magnetfelt.

Yin og hans medforfattere eksperimenterede med sort fosfor - en termodynamisk stabil form for fosfor ved stuetemperatur og tryk, første gang syntetiseret i 1914 - i en enkelt, tætpakket lag af atomer eller et monolag. Forskerne opdagede, at ud over den forventede stærke optiske aktivitet, dikroisme-transmittansforskel mellem venstre og højre cirkulært polariseret lys - og cirkulær dobbeltbrydning, de kunne tune de fænomener, der blev skabt ved at ændre det påførte magnetfelt.

Holdet nåede frem til deres resultater ved at udlede en analytisk metode til at beregne den optiske aktivitet i et monolag af sort fosfor under et eksternt magnetfelt. De var derefter i stand til at opnå resultater, der viser, hvordan optisk aktivitet kan ændres ved at ændre indfaldsvinklen for det indfaldende lys og ved at justere størrelsen af ​​det påførte magnetfelt.

Resultaterne diskuteret i papiret viser optisk aktivitet, der er i overensstemmelse med den, der tidligere er observeret i chirale metamaterialer - materiale konstrueret til at have en egenskab, der ikke findes i naturligt forekommende materialer. Ud over dette, de fandt, at co-polarisationstransmittansen steg i takt med vinkelfrekvensen. Teamet forklarer årsagen til dette er, at ledningsevnen for monolags sort fosfor falder med stigende vinkelfrekvens, hvilket resulterer i en svagere interaktion med det indfaldende lys.

Forskerne siger, at deres fund kan have anvendelser inden for polarisationsoptik, stereokemi - studiet af det relative rumlige arrangement af atomer, der danner strukturen af ​​molekyler og deres manipulation - og molekylærbiologi.