Enkeltpartikelundersøgelser peger vejen mod næste generation af lysskærme

Holografiske skærme hjælper med at tilføje en tredimensionel – og dermed mere naturtro – følelse til det, der ellers ville fremstå som et todimensionelt billede. Nu, forskere i Japan har testet, hvordan dette kan fungere på et supramolekylært niveau; sådanne test kan føre til forbedrede visninger.

Almindeligvis, man kan ikke overlejre en bestemt type molekylær komponent, der ligger til grund for spiralformede flydende krystaller, på deres molekylære spejlbilleder, ligesom en person ikke kan overlejre deres to hænder og få dem til at matche nøjagtigt uden at vende den ene om. Molekyler med denne egenskab beskrives som "chirale". Nogle materialer gør brug af chiralitetsprincippet til at rotere lys i et plan vinkelret på lysbølgens retning, kendt som cirkulær polarisering. At forstå, hvordan sådanne materialer virker, kan hjælpe forskere med at udvikle, for eksempel, avanceret holografi eller optisk kodning.

Forskere har længe postuleret, at spiralformede molekylære samlinger, ved at blive belyst, udsender cirkulært polariseret lys på en rumlig anisotrop måde, der afhænger af den tredimensionelle morfologi og orientering af samlingerne. Imidlertid, denne orienteringsformodning er ikke blevet endeligt testet på et molekylært niveau. Dette skulle hjælpe forskere med at udvikle forbedrede skærme og bedre forstå de optiske principper, der ligger til grund for sådanne skærme.

I en undersøgelse for nylig offentliggjort i Journal of the American Chemical Society , forskere fra University of Tsukuba demonstrerede den rumlige fordeling af cirkulært polariseret lys udsendt fra en mikrosfærisk molekylær samling bestående af en chiral polymer.

"De indgående polymerer aggregeres spontant med hinanden på en spiralformet måde med en mikrosfærisk morfologi blot ved langsom diffusion af methanoldamp ind i en chloroformopløsning af den chirale polymer, " forklarer professor Yohei Yamamoto, senior forfatter. "Dette er vigtigt for at give maksimal makroskopisk orden til polymerenhederne, som er uopnåelig i opløsnings- eller tyndfilmstilstande."

Polariseret optisk mikroskopi afbildning af mikropartiklerne afslørede den spiralformede, eller spirallignende, struktur. Fra disse mikroskopiske observationer, holdet udledte, at polymerens chiralitet på atomare skala definerede "håndheden" eller retningen af ​​mikropartiklernes spiralstruktur. Opsamling af en enkelt mikropartikel og observation af den, mens den roteres på forskellige måder, bekræftede denne konklusion.

"Den rumlige fordeling af den cirkulært polariserede fluorescens fra individuelle partikler mangler i det væsentlige rotationssymmetri, " siger professor Yamamoto. "Dette kan tilskrives den tredimensionelle anisotrope molekylære stabling af polymeren, der udgør mikropartiklerne."

Biologiske organismer bruger ofte spiralformet stabling til at folde proteiner eller nukleinsyrer - biologiske polymerer. Sådan foldning kan være nyttig i computeralgoritmer, medicin levering, og andre teknologier. Forskere kunne blive inspireret af resultaterne rapporteret her til at inkorporere tredimensionel farveaflæsning i objekter i nanoskala. I mellemtiden, forskere har nu et nyt alsidigt værktøj til at studere, hvordan man kan bruge molekylær struktur til at forbedre de rumlige egenskaber af computerskærme, lasere, og andre hverdagsteknologier.