Nanostrutture preparate mediante irradiazione luminosa RCP e LCP. Credito:2018 Tetsu Tatsuma, Istituto di Scienze Industriali, L'Università di Tokyo
I ricercatori dell'Università di Tokyo hanno utilizzato un metodo efficiente per creare materiali chirali utilizzando luce polarizzata circolarmente. A seconda che sia polarizzato a sinistra o a destra, la sorgente luminosa ha indotto campi elettrici agli angoli opposti dei nanocuboidi d'oro su TiO 2 . Tramite separazione di carica indotta da plasmoni, l'oro convertito Pb 2+ in PbO 2 punte depositate agli angoli, risultando in una nanostruttura plasmonica chirale con alto eccesso enantiomerico. I materiali con una tale forma chirale sono utili per il rilevamento e la sintesi asimmetrica.
La chiralità è al centro della ricerca chimica e di molta tecnologia. Per i chimici organici, scegliere tra gli isomeri levogiri e destrorsi delle molecole fa tutto parte del lavoro di una giornata. Però, molti materiali solidi hanno anche forme enantiomeriche, dando origine a una serie di applicazioni.
I chimici organici generalmente si affidano a un arsenale di reazioni di laboratorio per controllare la purezza chirale. Per i materiali, Ce n'è un altro, approccio più elegante:luce polarizzata circolarmente, che si fa facilmente, e può essere polarizzato circolarmente a sinistra (LCP) o polarizzato circolarmente a destra (RCP). Nella sintesi materiale, le torsioni opposte della luce LCP e RCP portano indirettamente a strutture che sono immagini speculari l'una dell'altra.
In precedenza, questa strategia è stata ostacolata nella pratica. Ora, i ricercatori dell'Istituto di scienze industriali dell'Università di Tokyo hanno creato con successo nanostrutture chirali da particelle d'oro (Au). Il trucco era usare la luce polarizzata circolarmente per generare campi elettrici, che si localizzano in modo diverso a seconda di LCP o RCP. Questo a sua volta ha guidato la deposizione chirale di un materiale dielettrico.
Come descritto in uno studio riportato in Nano lettere , i ricercatori hanno prima depositato i nanocuboidi di Au, essenzialmente lingotti d'oro rettangolari in miniatura, su un TiO 2 substrato.
Come spiega il coautore dello studio Koichiro Saito, "Sotto un raggio di luce polarizzata circolarmente, campi elettrici costruiti attorno ai cuboidi, ma in corrispondenza di un paio di angoli per la rotazione LCP, e la coppia opposta sotto la luce RCP. A questo punto, avevamo raggiunto la chiralità, ma in forma elettrica piuttosto che materiale."
La chiralità del campo elettrico è stata poi trasferita al materiale stesso mediante separazione di carica indotta da plasmoni, in cui Pb 2+ ioni sono stati ossidati attraverso i campi elettrici distribuiti chiralmente. Questo PbO . depositato 2 , un materiale dielettrico, in una serie di angoli paralleli o nell'altra, a seconda della sorgente luminosa originale. La microscopia elettronica ha mostrato i lingotti d'oro trasformati in immagini speculari non sovrapponibili, il segno distintivo della chiralità.
"Questa è la prima volta che un materiale chirale è stato realizzato sfruttando la risonanza plasmonica, ", afferma il coautore Tetsu Tatsuma. "Non è necessaria altra fonte di chiralità se non la luce stessa. I materiali plasmonici chirali su nanoscala sono molto utili per il rilevamento e la sintesi asimmetrica, e il nostro processo li rende molto più efficienti da produrre. Più, non pensiamo che sia limitato a un prodotto:altri nanomateriali chirali hanno un'incredibile gamma di funzioni nella tecnologia moderna".
