La mano sinistra sembra la mano destra allo specchio, ma il guanto per mancini non si adatta alla mano destra. La chiralità si riferisce a questa proprietà in cui l'oggetto non può essere sovrapposto all'immagine speculare. Questa proprietà nelle molecole è un fattore importante nella ricerca farmaceutica in quanto può trasformare i farmaci in tossici.

Queste molecole e molecole speculari hanno le stesse proprietà fisiche e quindi non possono essere distinte utilizzando l'analisi ottica generale. Invece, è necessario utilizzare la luce polarizzata, che ruota in direzioni diverse. Inoltre, quando la dimensione molecolare è piccola rispetto alla lunghezza d'onda della luce, ha un'interazione chirale molto debole tra la luce e le molecole, rendendo difficile misurarla.

Un gruppo di ricerca guidato dal professor Junsuk Rho e Jungho Moon (Dipartimento di ingegneria meccanica e dipartimento di ingegneria chimica) presso POSTECH in collaborazione con il professor Ki Tae Nam e il dottor Hyeohn Kim (Dipartimento di scienza e ingegneria dei materiali) presso la Seoul National University e il professor Thomas Zentgraf (Dipartimento di Fisica) dell'Università di Paderborn in Germania ha sviluppato insieme una tecnologia per aumentare la chiralità tra luce e nanoparticelle utilizzando il metamateriale, noto come materiale del mantello invisibile.

In generale, un segnale viene generato quando la luce viene irradiata su nanoparticelle chirali ma la sua intensità è molto debole. Pertanto, è stato necessario raccogliere diverse nanoparticelle per misurare il segnale medio. Per superare questo problema, il team di ricerca è riuscito a sintetizzare un materiale chirale artificiale utilizzando metamateriali, rafforzando significativamente il segnale.

Il team di ricerca ha misurato lo scattering chirale lineare e lo scattering della generazione di seconda armonica (SHG) di una nanoparticella chirale di nuova concezione. SHG è un fenomeno in cui viene generata luce con frequenza doppia (2ω) della luce incidente (ω, omega). La maggior parte delle nanoparticelle chirali emette un debole segnale SHG, rendendo difficile misurarlo.

Il segnale SHG delle nanoparticelle chirali sviluppate dal team di ricerca è stato misurato fino a 10 volte più grande del caso lineare. Ciò consente di misurare la simmetria speculare di una singola nanoparticella con elevata precisione, nonché una quantità molto piccola di materiale chirale e potrebbe contribuire all'analisi strutturale accurata delle nanoparticelle chirali in futuro.

Lo studio appare in ACS Photonics . + Esplora ulteriormente

I ricercatori rilevano le strutture chirali usando la luce del vortice