Polariseret lys - en enkel vej til meget chirale materialer

Forskere ved University of Tokyo brugte en effektiv metode til at skabe chirale materialer ved hjælp af cirkulært polariseret lys. Afhængigt af om venstre- eller højrepolariseret, lyskilden inducerede elektriske felter i modsatte hjørner af guld nanokuboider på TiO ₂ . Via plasmoninduceret ladningsadskillelse, det guld omdannede Pb ²⁺ ind i PbO ₂ spidser afsat i hjørnerne, resulterer i en chiral plasmonisk nanostruktur med højt enantiomert overskud. Materialer med en sådan chiral form er nyttige til sansning og asymmetrisk syntese.

Kiralitet er kernen i kemisk forskning og megen teknologi. For organiske kemikere, at vælge mellem de venstre- og højrehåndede isomerer af molekyler er alt sammen en del af en dags arbejde. Imidlertid, mange faste materialer har også enantiomere former, giver anledning til en række anvendelser.

Organiske kemikere er generelt afhængige af et arsenal af laboratoriereaktioner for at kontrollere chiral renhed. For materialer, der er en anden, mere elegant tilgang - cirkulært polariseret lys, som er let at lave, og kan enten være venstre-cirkulært polariseret (LCP) eller højre-cirkulært polariseret (RCP). I materialesyntese, de modsatte drejninger af LCP og RCP lys fører indirekte til strukturer, der er spejlbilleder af hinanden.

Tidligere, denne strategi er blevet hæmmet i praksis. Nu, forskere ved University of Tokyos Institute of Industrial Science har med succes skabt chirale nanostrukturer fra partikler af guld (Au). Tricket var at bruge cirkulært polariseret lys til at generere elektriske felter, som lokaliseres forskelligt afhængigt af LCP eller RCP. Dette drev igen den chirale aflejring af et dielektrisk materiale.

Som beskrevet i en undersøgelse rapporteret i Nano bogstaver , forskerne deponerede først Au nanocuboids - i det væsentlige miniature rektangulære guldbarrer - på en TiO ₂ substrat.

Som studiemedforfatter Koichiro Saito forklarer, "Under en stråle af cirkulært polariseret lys, elektriske felter opbygget omkring cuboiderne - men ved et par hjørner til LCP-rotation, og det modsatte par under RCP-lys. På dette tidspunkt, vi havde opnået chiralitet, men i elektrisk snarere end materiel form."

Chiraliteten af ​​det elektriske felt blev derefter overført til selve materialet ved plasmoninduceret ladningsadskillelse, hvori Pb ²⁺ ioner blev oxideret gennem de chiralt fordelte elektriske felter. Dette deponerede PbO ₂ , et dielektrisk materiale, ved enten det ene sæt kubiske hjørner eller det andet, afhængig af den originale lyskilde. Elektronmikroskopi viste guldstængerne omdannet til ikke-overlejrbare spejlbilleder, kendetegnende for chiralitet.

"Det er første gang et chiralt materiale er blevet fremstillet ved at udnytte plasmonresonans, " medforfatter Tetsu Tatsuma siger. "Ingen anden kilde til chiralitet er nødvendig end lyset selv. Nanoskala chirale plasmoniske materialer er yderst nyttige til sansning og asymmetrisk syntese, og vores proces gør dem meget mere effektive at producere. Plus, vi tror ikke, det er begrænset til ét produkt – andre chirale nanomaterialer har en utrolig række funktioner i moderne teknologi."