Метаматериал значительно усиливает сигналы хиральных наночастиц
Левая рука в зеркале выглядит как правая, но левая перчатка не подходит к правой руке. Хиральность относится к этому свойству, при котором объект не может быть наложен на зеркальное отображение. Это свойство молекул является важным фактором в фармацевтических исследованиях, поскольку оно может сделать лекарства токсичными.
Графическая абстракция. Авторы и права: ACS Photonics (2022 г.). DOI: 10.1021/acsphotonics.1c00882
Эти молекулы и зеркально-симметричные молекулы обладают одинаковыми физическими свойствами и поэтому не могут быть различимы с помощью общего оптического анализа. Вместо этого необходимо использовать поляризованный свет, который вращается в разных направлениях. Кроме того, когда размер молекулы мал по сравнению с длиной волны света, у него очень слабое хиральное взаимодействие между светом и молекулами, что затрудняет его измерение.
Исследовательская группа под руководством профессора Джунсука Ро и Юнгхо Муна (кафедра машиностроения и кафедра химической инженерии) в POSTECH в сотрудничестве с профессором Ки Тхэ Намом и доктором Хён Ким (факультет материаловедения и инженерии) в Сеульском национальном университете и профессор Томас Зентграф (кафедра физики) Падерборнского университета в Германии вместе разработали технологию увеличения хиральности между светом и наночастицами с использованием метаматериала, известного как материал невидимого плаща.
В общем, сигнал генерируется при облучении светом хиральных наночастиц, но его интенсивность очень слаба. Поэтому для измерения среднего сигнала необходимо было собрать несколько наночастиц. Чтобы решить эту проблему, исследовательской группе удалось синтезировать искусственный хиральный материал с использованием метаматериалов, значительно усилив сигнал.
Исследовательская группа измерила хиральное линейное рассеяние и рассеяние генерации второй гармоники (ГВГ) одной недавно разработанной хиральной наночастицы. ГВГ — это явление, при котором генерируется свет с удвоенной частотой (2ω) падающего света (ω, омега). Большинство хиральных наночастиц излучают слабый сигнал ГВГ, что затрудняет его измерение.
Было измерено, что сигнал ГВГ хиральных наночастиц, разработанных исследовательской группой, до 10 раз больше, чем в линейном случае. Это позволяет с высокой точностью измерять зеркальную симметрию отдельной наночастицы, а также очень небольшого количества хирального материала и может способствовать точному структурному анализу хиральных наночастиц в будущем.
Исследование опубликовано в ACS Photonics.
