Наноскопическое наблюдение хирооптической силы
Исследовательская группа Института молекулярных наук успешно наблюдала лево- и правонаправленность структур материала на наноуровне, освещая хиральные золотые наноструктуры циркулярно поляризованным светом и обнаруживая оптическую силу, действующую на зонд вблизи наноструктур. Этот результат продемонстрировал, что можно анализировать киральную структуру материи на наноуровне с помощью света. Статья опубликована в журнале Nano Letters.
Графическая абстракция.
Фото: Nano Letters (2023). DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02534.
Хиральность описывает свойство материальной структуры не накладываться на ее зеркальное отражение. Поскольку левая и правая руки, являющиеся зеркальными отражениями друг друга, не совпадают (они не одно и то же), они хиральны.
Хиральные объекты можно разделить на правосторонние и левосторонние. Многие вещества, составляющие жизнь, хиральны, и часто в природе существует только одно из право- или левонаправленных веществ. Кроме того, в новых функциональных материалах важную роль для функций часто играет их хиральная природа.
Одной из характеристик таких хиральных материалов является различная реакция на свет с правой и левой циркулярной поляризацией, известный как хирооптический эффект. Однако наблюдение хирооптического эффекта на наноуровне, происходящего вблизи хирального вещества, до сих пор не было реализовано.
В этом исследовании хирооптический эффект на наноуровне наблюдался с помощью фотоиндуцированной силовой микроскопии в режиме оптической силы (OF-PiFM), которая обнаруживает оптическую силу, действующую на наконечник вблизи освещенного объекта. Хотя теоретически считалось, что хирооптический эффект на наноуровне можно наблюдать с помощью OF-PiFM, о реальных наблюдениях не сообщалось. Статья опубликована в журнале Nano Letters.
Исследовательская группа успешно наблюдала хирооптический эффект на наноуровне, обнаружив оптическую силу, индуцированную на зонде вблизи хиральной наноструктуры золота, освещенной право- и лево-циркулярно поляризованным светом, с использованием OF-PiFM.
В качестве образца для проверки эффективности этого метода исследовательская группа использовала наноструктуры золота в форме гаммадиона.
В результате визуализации гаммадионных структур с помощью OF-PiFM были получены разные изображения при освещении светом с правоциркулярной поляризацией по сравнению со светом с левоциркулярной поляризацией.
Эти результаты поясняют, что локальную право- или левосторонность на наноуровне можно различить и наблюдать с помощью OF-PiFM с циркулярно поляризованным светом.
