Le immagini al microscopio elettronico a scansione mostrano nanoparticelle chirali d'oro di forma D e L. Gli inserti visualizzano i modelli tridimensionali delle nanoparticelle. Credito:NINS/IMS
I ricercatori hanno studiato la dipendenza dalla polarizzazione della forza esercitata dalla luce polarizzata circolarmente (CPL) eseguendo l'intrappolamento ottico di nanoparticelle chirali. Hanno scoperto che il CPL sinistro e destro esercitava diversi punti di forza della forza del gradiente ottico sulle nanoparticelle e che le particelle di forma D e L sono soggette a diverse forze del gradiente da parte del CPL. I risultati attuali suggeriscono che la separazione dei materiali in base alla loro manualità di chiralità può essere realizzata dalla forza ottica.
La chiralità è la proprietà che la struttura non è sovrapponibile alla sua immagine specchiata. I materiali chirali mostrano la caratteristica di rispondere in modo diverso alla luce polarizzata circolarmente sinistra e destra. Quando la materia viene irradiata con una forte luce laser, viene esercitata una forza ottica su di essa. In teoria ci si aspettava che anche la forza ottica esercitata sui materiali chirali dalla luce polarizzata circolarmente sinistra e destra sarebbe stata diversa.
Il gruppo di ricerca dell'Institute for Molecular Science e di altre tre università ha utilizzato una tecnica sperimentale di intrappolamento ottico per osservare la forza del gradiente ottico dipendente dalla polarizzazione circolare esercitata sulle nanoparticelle d'oro chirali. Le nanoparticelle d'oro chirali hanno una struttura in forma D (destro) o L (mancino) e l'esperimento è stato eseguito utilizzando entrambi.
Sebbene la forza del gradiente ottico che agisce sulle nanoparticelle chirali sia stata prevista in teoria, non è stata segnalata alcuna osservazione della forza prima. Il gruppo di ricerca è riuscito a osservare la forza del gradiente ottico originata dalla chiralità (cioè la differenza tra la forza del gradiente della luce polarizzata circolarmente sinistra e destra), mediante intrappolamento ottico delle nanoparticelle d'oro chirali.
I risultati hanno mostrato che la forza del gradiente ottico era diversa per le particelle di forma D e di forma L. I ricercatori hanno anche scoperto, dalla dipendenza della forza dalla lunghezza d'onda della luce utilizzata, che esiste un effetto precedentemente sconosciuto sul meccanismo delle forze ottiche dipendenti dalla chiralità.
I grafici sono i dati sperimentali e la linea spezzata sono il calcolo teorico. Il rosso e il blu nei grafici e nella linea rappresentano rispettivamente le nanoparticelle di forma D e L. La forza del gradiente ottico era diversa per le particelle di forma D e di forma L. Credito:NINS/IMS
Il presente studio ha chiarito le caratteristiche della forza del gradiente ottico dipendente dalla polarizzazione circolare sulla meccanica delle nanoparticelle d'oro chirali. Mostra la possibilità di separazione dei materiali chirali mediante la forza ottica, che può essere realizzata utilizzando luce localmente confinata generata su nanostrutture per intrappolare i materiali e/o utilizzando la forza ottica di altri meccanismi.
La ricerca è stata pubblicata su Science Advances . + Esplora ulteriormente
