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Différencier les particules gauche et droite en utilisant la force exercée par la lumière

Les images au microscope électronique à balayage montrent des nanoparticules d’or en forme de D et de L. Les intérieurs représentent les modèles 3D des nanoparticules. Crédit : NINS/IMS

Les chercheurs ont étudié la dépendance à la polarisation de la force exercée par la lumière polarisée circulairement (CPL) en effectuant un piégeage optique de nanoparticules chirales. Ils ont découvert que les CPL gauche et droit exercent différentes forces de force de gradient optique sur les nanoparticules, et que les particules de forme D et L sont soumises à différentes forces de force de gradient par le CPL. Les présents résultats indiquent que la séparation des matériaux en fonction de leur variabilité peut être réalisée par puissance optique.

La chiralité est la propriété qu’une structure ne peut pas être superposée à son image inverse. Les matériaux en spirale présentent la caractéristique distinctive qu’ils réagissent différemment à la lumière polarisée circulairement à gauche et à droite. Lorsque publier Il est irradié avec une forte lumière laser, optique devoir sur lui. On s’attend théoriquement à ce que la force optique exercée sur les matériaux chiraux par la lumière polarisée circulairement gauche et droite soit également différente.

Le groupe de recherche de l’Institut des sciences moléculaires et de trois autres universités a utilisé une technique de convolution optique expérimentale pour observer la polarisation circulaire dépendante de l’optique. régression La force exercée sur les nanoparticules d’or chirales. Les nanoparticules d’or chirales ont soit une forme de D (droitier) soit une forme de L (gaucher), et l’expérience a été réalisée en utilisant les deux.

La force optique exercée sur les nanoparticules dépend de la pénétration de la lumière polarisée circulairement incidente. Crédit : NINS/IMS

Bien que la force de gradient optique agissant sur les nanoparticules chirales ait été théoriquement prédite, aucune observation de la force n’a été rapportée auparavant. Le groupe de recherche a réussi à observer la force optique induite par le gradient (c’est-à-dire la différence entre la force du gradient par la lumière polarisée circulairement à gauche et à droite), par piégeage optique de nanoparticules d’or chirales.

Les matériaux en spirale présentent la caractéristique distinctive qu’ils réagissent différemment à la lumière polarisée circulairement à gauche et à droite (activité optique). La réponse d’une molécule en forme de D à la lumière polarisée circulairement à gauche est la même que celle d’une molécule en forme de L à la lumière polarisée circulairement à droite, et vice versa. Crédit : NINS/IMS

Les résultats ont montré que la force du gradient optique était différente pour les molécules de forme D et L. Les chercheurs ont également découvert, à partir de la dépendance de l’intensité de la longueur d’onde de la lumière utilisée, qu’il existe un effet jusque-là inconnu sur le mécanisme de charale– Puissances optiques prises en charge.

Différencier les particules de gauche et de droite en fonction de la force exercée par la lumière

Les tracés sont les données expérimentales et la ligne pointillée est le calcul théorique. Le rouge et le bleu dans les tracés et la ligne représentent respectivement les nanoparticules en forme de D et de L. La force du gradient optique était différente pour les particules de forme D et L. Crédit : NINS/IMS

L’étude actuelle a expliqué les propriétés de la force du gradient optique dépendant de la polarisation circulaire sur la mécanique de l’hélice Il est venu Nanoparticules. Il démontre la possibilité d’une séparation par force optique des matériaux chiraux, qui peut être obtenue en utilisant une lumière localement confinée générée sur des nanostructures pour piéger les matériaux et/ou en utilisant la force optique d’autres mécanismes.

La recherche a été publiée dans progrès scientifique.


Transfert de moment latéral assisté par chiralité pour une séparation sélective bidirectionnelle


Plus d’information:
Junsuke Yamanishi et al, La force d’un gradient optique sur des particules chirales, progrès scientifique (2022). DOI : 10.1126 / sciadv.abq2604. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2604

la citation: Differentiating Right and Left Particles Using the Force Exerted by Light (2022, 21 septembre) Extrait le 21 septembre 2022 de https://phys.org/news/2022-09-differentiating-right-left-handed-particles-do. html

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