Un gruppo di ricerca presso l'Istituto di Scienze Molecolari ha osservato con successo la mano sinistra e destra delle strutture materiali su scala nanometrica, illuminando nanostrutture d'oro chirali con luce polarizzata circolarmente e rilevando la forza ottica che agisce su una sonda vicino alle nanostrutture. Questo risultato ha dimostrato che è possibile analizzare la struttura chirale della materia su scala nanometrica utilizzando la luce.
La chiralità descrive la proprietà di una struttura materiale di non essere sovrapponibile alla sua immagine speculare. Poiché le mani sinistra e destra, che sono immagini speculari l'una dell'altra, non coincidono (non sono la stessa cosa), sono chirali.
Gli oggetti chirali possono essere distinti in destrimani o mancini. Molte sostanze che costituiscono la vita sono chirali e spesso esiste in natura solo una delle persone destre o mancine. Inoltre, nei nuovi materiali funzionali, la loro natura chirale spesso gioca un ruolo importante per le funzioni.
Una caratteristica di tali materiali chirali è quella di mostrare risposte diverse alla luce polarizzata circolarmente destra e sinistra, noto come effetto chiro-ottico. Tuttavia, fino ad ora non era stata realizzata l'osservazione dell'effetto chiro-ottico su scala nanometrica, che si verifica vicino a una sostanza chirale.
In questo studio, l'effetto chiro-ottico su scala nanometrica è stato osservato utilizzando la microscopia a forza fotoindotta in modalità forza ottica (OF-PiFM), che rileva la forza ottica esercitata sulla punta vicino all'oggetto illuminato. Sebbene si ritenesse teoricamente che l'effetto chiro-ottico su scala nanometrica potesse essere osservato utilizzando OF-PiFM, non erano state riportate osservazioni effettive. L'articolo è pubblicato sulla rivista Nano Letters .
Il gruppo di ricerca ha osservato con successo l'effetto chiro-ottico su scala nanometrica rilevando la forza ottica indotta sulla sonda vicino alla nanostruttura d'oro chirale illuminata con luce polarizzata circolarmente destra e sinistra utilizzando OF-PiFM.
Come campione per verificare l'efficacia di questo metodo, il gruppo di ricerca ha utilizzato nanostrutture d'oro a forma di gammadione.
Come risultato dell'imaging delle strutture gammadioni con OF-PiFM, sono state ottenute immagini diverse illuminando con luce polarizzata circolarmente destra rispetto alla luce polarizzata circolarmente sinistra.
Questi risultati chiariscono che la mano destra o mancina locale su scala nanometrica può essere distinta e osservata utilizzando OF-PiFM con luce polarizzata circolarmente.
Ulteriori informazioni: Junsuke Yamanishi et al, Osservazione nanoscopica della forza chiro-ottica, Nano lettere (2023). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c02534
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