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Abstracto:
El grupo de investigación del Instituto de Ciencias Moleculares logró observar la zurda y la derecha de las estructuras materiales a nanoescala iluminando nanoestructuras quirales de oro con luz polarizada circular y registrando la fuerza óptica que actúa sobre una sonda cerca de las nanoestructuras. Este resultado demostró que es posible analizar la estructura quiral de la materia a nanoescala utilizando luz.
Observando izquierda y derecha a nanoescala con energía óptica
Tokio, Japón | Publicado el 6 de octubre de 2023
La quiralidad describe la propiedad de una estructura material de no poder superponerse con su imagen especular. Dado que las manos izquierda y derecha, que son imágenes especulares entre sí, no coinciden (no son iguales), son quirales. Los objetos quirales se pueden distinguir entre diestros y zurdos. Muchas sustancias que componen la vida son quirales y, a menudo, solo una, diestra o zurda, existe de forma natural. Incluso en el caso de nuevos materiales funcionales, su naturaleza quiral juega a menudo un papel importante en las funciones. Una característica de estos materiales quirales es que muestran diferentes respuestas a la luz polarizada circularmente hacia la derecha y hacia la izquierda (Figura 1), lo que se conoce como efecto quiroóptico. Sin embargo, hasta ahora no había sido posible observar el efecto quiroóptico a nanoescala que se produce en las proximidades de una sustancia quiral.
En este estudio, el efecto quiroóptico a nanoescala se observó utilizando microscopía de fuerza fotoinducida en modo de fuerza óptica (OF-PiFM), que detecta la fuerza óptica aplicada a la punta cerca del objeto iluminado. Aunque teóricamente se suponía que el efecto quiroóptico podría observarse a nanoescala utilizando OF-PiFM, no se han informado observaciones reales. El grupo de investigación observó con éxito el efecto quiroóptico a nanoescala detectando la fuerza óptica inducida en la sonda cerca de la nanoestructura de oro quiral iluminada con luz polarizada circularmente derecha e izquierda utilizando OF-PiFM (Figura 2).
Como muestra para probar la eficacia de este método, el grupo de investigación utilizó nanoestructuras de oro en forma de gammadiona (Figura 3).
Como resultado de la obtención de imágenes de las estructuras de gammadiona con OF-PiFM, se obtuvieron imágenes diferentes cuando se iluminaron con luz polarizada circularmente a la derecha en comparación con luz polarizada circularmente a la izquierda (Figura 4).
Estos resultados demuestran que la zurda o diestra local se puede distinguir y observar a nanoescala utilizando OF-PiFM con luz polarizada circularmente.
▼Apoyo financiero
Esta investigación se llevó a cabo con el apoyo de varias subvenciones, incluida la Subvención para la investigación científica (JP16H06505, JP21H04641, JP21K18884, JP22H05135, etc.).
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