Differentiering af højre- og venstrehåndede partikler ved hjælp af den kraft, lyset udøver

Forskere undersøgte polarisationsafhængigheden af ​​den kraft, der udøves af cirkulært polariseret lys (CPL) ved at udføre optisk fangst af chirale nanopartikler. De fandt ud af, at venstre- og højrehåndet CPL udøvede forskellige styrker af den optiske gradientkraft på nanopartiklerne, og D- og L-formspartiklerne udsættes for forskellig gradientkraft af CPL. De nuværende resultater tyder på, at adskillelse af materialer i overensstemmelse med deres håndhed af chiralitet kan realiseres ved den optiske kraft.

Kiralitet er den egenskab, at strukturen ikke kan lægges oven på sit spejlbillede. Chirale materialer udviser det karakteristiske træk, at de reagerer forskelligt på venstre- og højre-cirkulært polariseret lys. Når stof bestråles med stærkt laserlys, udøves optisk kraft på det. Det er teoretisk set forventet, at den optiske kraft, der udøves på chirale materialer af venstre- og højre-cirkulært polariseret lys, også ville være anderledes.

Forskergruppen ved Institut for Molekylær Videnskab og tre andre universiteter brugte en eksperimentel teknik med optisk fangst til at observere den cirkulære polarisationsafhængige optiske gradientkraft, der udøves på chirale guldnanopartikler. Chirale guldnanopartikler har enten D-form (højrehåndet) eller L-form (venstrehåndet) struktur, og eksperimentet blev udført ved hjælp af begge.

Selvom den optiske gradientkraft, der virker på chirale nanopartikler, blev forudsagt teoretisk, er der ikke rapporteret nogen observation af kraften før. Forskergruppen lykkedes med at observere den optiske gradientkraft, der stammer fra chiraliteten (dvs. forskellen mellem gradientkraften ved venstre- og højre-cirkulært polariseret lys), ved optisk indfangning af de chirale guldnanopartikler.

Resultaterne viste, at den optiske gradientkraft var forskellig for partikler i D-form og L-form. Forskerne fandt også ud af kraftens afhængighed af bølgelængden af ​​det anvendte lys, at der er en hidtil ukendt effekt på mekanismen af ​​de chiralitetsafhængige optiske kræfter.

Denne undersøgelse afklarede egenskaberne ved den cirkulære polarisationsafhængige optiske gradientkraft på mekanikken af ​​chirale guldnanopartikler. Det viser muligheden for adskillelse af chirale materialer ved den optiske kraft, som kan realiseres ved at bruge lokalt begrænset lys genereret på nanostrukturer til at fange materialerne og/eller ved at udnytte den optiske kraft fra andre mekanismer.

Forskningen blev offentliggjort i Science Advances . + Udforsk yderligere

Chiralitetsassisteret lateral momentumoverførsel til tovejs enantioselektiv separation