Forskere opdager chirale strukturer ved hjælp af vortexlys

For nylig, Laboratoriet for mikro- og nanoteknik, Skolen for Ingeniørvidenskab, University of Science and Technology of China (USTC) har gjort vigtige fremskridt inden for forskning i strukturel chiralitetsdetektion ved brug af hvirvellys, og fandt ud af, at fotons kredsløbs vinkelmomentum effektivt kan detektere det optiske chirale signal fra strukturer.

Præstationen blev offentliggjort i det internationale tidsskrift PNAS .

Chirale strukturer findes i vid udstrækning i naturen, såsom DNA dobbelt helix strukturer, plante ranker og skaller. Ud over at observere objekters geometri, deres chiralitet kan også kendes ved lysets interaktion med stof. For eksempel, påvisningen af ​​cirkulære dikroismespektre kan opnås ved at studere strukturernes forskellige optiske respons på venstre og højre spin cirkulært polariseret lys gennem interaktionen af ​​foton spin vinkelmomentum med stof.

Tilsvarende kan fotoner kredse om vinkelmomentum, som også har chirale karakteristika, bruges til at detektere chirale strukturer, og hvordan kan det signifikante optiske responssignal opnås?

For at besvare ovenstående videnskabelige spørgsmål, holdet fandt ud af, at hvirvellyset indeholder en spiralformet fase (foton orbital vinkelmomentum), der kan interagere med den chirale mikrostruktur for at producere betydelig vortex differentiel spredning ved at matche størrelsen af ​​strålen og den chirale struktur.

Det blev fundet, at området med strukturstørrelse i forhold til operationel bølgelængde, hvor hvirveldifferentialspredningstoppen er placeret, ligger i et område, der tidligere var uudforsket af den cirkulære dikroisme-respons og muliggør monokromatisk lysdetektion.

Arbejdet undersøger også forholdet mellem hvirvelforskellens spredningsspektrum og geometrien af ​​den spiralformede struktur, samt midlerne til at forbedre detekteringssignalet for kirale molekyler.

Denne teknik forventes at give en ny detektionsmetode inden for efterfølgende chirale lys-stof interaktionsstudier.