Per la prima volta gli scienziati hanno creato un modo per modellare l'interazione tra luce e molecole contorte, man mano che queste molecole passano dalla versione sinistrorsa a quella destrorsa, o vice versa. Le forme di transizione offrono una visione più profonda delle simmetrie materiali e il loro comportamento inaspettato potrebbe portare a una migliore progettazione dei componenti delle telecomunicazioni.

Molte molecole, compresi importanti prodotti farmaceutici e sostanze chimiche preziose, esistono in due forme "chirali" - hanno la stessa struttura chimica organizzata in immagini speculari, denominate forme sinistrorse e destrorse. Questo può alterare le loro proprietà ed è quindi importante comprendere appieno come il composto interagisce con altre molecole, o luce.

Tipicamente, è stato possibile studiare solo la forma chirale sinistrorsa o destrorsa ma niente in mezzo, tuttavia idealmente gli scienziati vorrebbero trasformare gradualmente una forma da una mano all'altra e osservare come gli effetti di questo cambiamento si traducono in proprietà fisiche.

Ora un gruppo di ricerca del Dipartimento di Fisica dell'Università di Bath, lavorando con i colleghi dell'University College di Londra, Belgio e Cina, ha creato un modo per fare esattamente questo.

Il loro metodo unico prevede la produzione di "molecole artificiali" metalliche su nanoscala rappresentative di 35 fasi intermedie lungo il percorso di una trasformazione geometrica, da una mano all'altra. A questa nanoscala, la forma della molecola artificiale influisce sulle sue proprietà ottiche, quindi, utilizzando la luce laser contorta, il team ha studiato le proprietà delle varie fasi, mentre le molecole artificiali si trasformavano da mano sinistra a mano destra.

Il dottorando Joel Collins ha dichiarato:"Siamo stati in grado di seguire le proprietà di una molecola artificiale chirale, come è stato trasformato dalla forma da sinistra a destra, attraverso due percorsi diversi. Nessuno lo ha fatto prima. Sorprendentemente, abbiamo scoperto che ogni percorso porta a un comportamento diverso.

"Abbiamo misurato la differenza nell'assorbimento della luce polarizzata circolarmente sinistra e destra, noto come dicroismo circolare (CD). Lungo un percorso, le molecole artificiali si comportano come ci si potrebbe aspettare, con CD progressivamente decrescente, e infine un'inversione del CD, per la struttura a specchio. Però, lungo il secondo percorso, il CD è stato invertito più volte, anche prima che la struttura cambiasse mano."

La ricerca è pubblicata sulla rivista Materiali ottici avanzati .

Il dottor Ventsislav Valev, che ha guidato la ricerca, ha dichiarato:"Questa è in realtà un'idea molto elegante, ma è diventata una possibilità solo grazie ai recenti progressi nella nanofabbricazione.

"In chimica, non puoi sintonizzare la torsione di una molecola chirale, quindi ogni scienziato che studia tali molecole ha bisogno di sintonizzare la lunghezza d'onda della luce. Abbiamo dimostrato un nuovo, effetto fisico complementare, dove fissiamo la lunghezza d'onda e sintonizziamo la torsione della molecola artificiale chirale. In molti casi, il nostro approccio è più pratico; ad esempio, quando progettiamo componenti per telecomunicazioni, dove la lunghezza d'onda ottica è predeterminata."