Işığın uyguladığı kuvveti kullanarak sağ ve solak parçacıkları ayırt etme

Işığın uyguladığı kuvveti kullanarak sağ ve solak parçacıkları ayırt etme

Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri, D- ve L-formu altın kiral nanoparçacıkları göstermektedir. Ekler, nanoparçacıkların üç boyutlu modellerini görselleştirir. Kredi: NINS/IMS

Araştırmacılar, kiral nanopartiküllerin optik olarak yakalanmasını gerçekleştirerek dairesel polarize ışık (CPL) tarafından uygulanan kuvvetin polarizasyona bağımlılığını araştırdı. Sol ve sağ elini kullanan CPL’nin, nanopartiküller üzerinde optik gradyan kuvvetinin farklı kuvvetlerini uyguladığını ve D- ve L-form parçacıklarının CPL tarafından farklı gradyan kuvvetine maruz kaldığını buldular. Mevcut sonuçlar, malzemelerin kiralitelerine göre ayrılmasının optik kuvvet tarafından gerçekleştirilebileceğini göstermektedir.

Kiralite, yapının yansıtılmış görüntüsü üzerine bindirilmemesi özelliğidir. Kiral malzemeler, sol ve sağ dairesel polarize ışığa farklı tepki vermeleri gibi karakteristik bir özellik sergiler. Madde güçlü lazer ışığı ile ışınlandığında, üzerine optik kuvvet uygulanır. Teorik olarak, sol ve sağ dairesel polarize ışığın kiral malzemelere uyguladığı optik kuvvetin de farklı olması bekleniyordu.

Moleküler Bilimler Enstitüsü ve diğer üç üniversitedeki araştırma grubu, kiral altın nanoparçacıklar üzerine uygulanan dairesel polarizasyona bağlı optik gradyan kuvvetini gözlemlemek için deneysel bir optik yakalama tekniği kullandı. Kiral altın nanoparçacıkları ya D-formu (sağ-elli) ya da L-formu (sol-elli) bir yapıya sahiptir ve deney her ikisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.






Nanoparçacık üzerine uygulanan optik kuvvet, dairesel polarize gelen ışığın el kullanımına bağlıdır. Kredi: NINS/IMS

Kiral nanopartiküller üzerinde etkili olan optik gradyan kuvveti teorik olarak tahmin edilmiş olmasına rağmen, daha önce kuvvete ilişkin herhangi bir gözlem rapor edilmemiştir. Araştırma grubu, kiral altın nanoparçacıklarının optik olarak yakalanması yoluyla, kiraliteden kaynaklanan optik gradyan kuvvetini (yani, sol ve sağ dairesel polarize ışığın gradyan kuvveti arasındaki fark) gözlemlemeyi başardı.







Kiral malzemeler, sol ve sağ dairesel polarize ışığa (optik aktivite) farklı tepki vermeleri gibi karakteristik bir özellik sergiler. D biçimli molekülün sol dairesel polarize ışığa tepkisi, L biçimli molekülün sağ dairesel polarize ışığa tepkisi ile aynıdır ve bunun tersi de geçerlidir. Kredi: NINS/IMS

Sonuçlar, optik gradyan kuvvetinin D-formu ve L-formu parçacıklar için farklı olduğunu gösterdi. Araştırmacılar ayrıca, kullanılan ışığın dalga boyuna kuvvetin bağımlılığından, kiraliteye bağlı optik kuvvetlerin mekanizması üzerinde daha önce bilinmeyen bir etki olduğunu buldular.

Işığın uyguladığı kuvvetle sağ ve sol elli parçacıkları ayırt edin

Grafikler deneysel verilerdir ve kesikli çizgi teorik hesaplamadır. Grafiklerdeki ve çizgideki kırmızı ve mavi, sırasıyla D- ve L-form nanoparçacıklarını temsil eder. Optik gradyan kuvveti, D-formu ve L-formu parçacıklar için farklıydı. Kredi: NINS/IMS

Bu çalışma, kiral altın nanoparçacıkların mekaniği üzerindeki dairesel polarizasyona bağlı optik gradyan kuvvetinin özelliklerini netleştirdi. Kiral malzemelerin, malzemeleri yakalamak için nanoyapılar üzerinde üretilen yerel olarak sınırlandırılmış ışık kullanılarak ve/veya diğer mekanizmaların optik kuvvetinden yararlanılarak gerçekleştirilebilen optik kuvvet tarafından ayrılma olasılığını gösterir.

Araştırma yayınlandı Bilim Gelişmeleri.


Çift yönlü enantioselektif ayırma için kiralite destekli yanal momentum transferi


Daha fazla bilgi:
Junsuke Yamanishi ve diğerleri, Kiral Parçacıklar Üzerinde Optik Gradyan Kuvveti, Bilim Gelişmeleri (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq2604. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq2604

Ulusal Doğa Bilimleri Enstitüleri tarafından sağlanmaktadır

Alıntı: Işığın uyguladığı kuvveti kullanarak sağ ve solak parçacıkları ayırt etme (2022, 21 Eylül) 22 Eylül 2022’de https://phys.org/news/2022-09- Differentiating-right-left-handed-particles- efor sarfedilen.html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.