Skille høyre- og venstrehendte partikler ved hjelp av kraften som utøves av lys

Forskere undersøkte polarisasjonsavhengigheten til kraften som utøves av sirkulært polarisert lys (CPL) ved å utføre optisk fangst av kirale nanopartikler. De fant at venstre- og høyrehendt CPL utøvde forskjellige styrker av den optiske gradientkraften på nanopartikler, og partiklene i D- og L-form utsettes for forskjellig gradientkraft av CPL. De nåværende resultatene antyder at separasjon av materialer i henhold til deres kiralitetsgrad kan realiseres av den optiske kraften.

Kiralitet er egenskapen at strukturen ikke kan legges over det speilvendte bildet. Kirale materialer viser den karakteristiske egenskapen at de reagerer forskjellig på venstre- og høyre-sirkulært polarisert lys. Når saken bestråles med sterkt laserlys, optisk makt blir anstrengt på det. Det har vært forventet teoretisk at den optiske kraften som utøves på chirale materialer av venstre- og høyre-sirkulært polarisert lys også ville være annerledes.

Forskergruppen ved Institute for Molecular Science og tre andre universiteter brukte en eksperimentell teknikk for optisk fangst for å observere den sirkulære polarisasjonsavhengige optikeren gradient kraft som utøves på kirale gullnanopartikler. Kirale gullnanopartikler har enten D-form (høyrehendt) eller L-form (venstrehendt) struktur, og eksperimentet ble utført ved bruk av begge.

Selv om den optiske gradientkraften som virker på kirale nanopartikler ble spådd teoretisk, har ingen observasjon av kraften blitt rapportert tidligere. Forskergruppen lyktes i å observere den optiske gradientkraften som stammer fra kiraliteten (dvs. forskjellen mellom gradientkraften ved venstre- og høyre-sirkulært polarisert lys), ved optisk fangst av de kirale gullnanopartikler.

Resultatene viste at den optiske gradientkraften var forskjellig for partikler i D-form og L-form. Forskerne fant også, fra kraftens avhengighet av bølgelengden til lyset som ble brukt, at det er en tidligere ukjent effekt på mekanismen til kiralitet-avhengige optiske krefter.

Denne studien klargjorde egenskapene til den sirkulære polarisasjonsavhengige optiske gradientkraften på mekanikken til chiral gull nanopartikler. Den viser muligheten for separasjon av kirale materialer ved den optiske kraften, som kan realiseres ved å bruke lokalt begrenset lys generert på nanostrukturer for å fange materialene og/eller ved å bruke den optiske kraften til andre mekanismer.

Forskningen ble publisert i Vitenskapens fremskritt.

---

---