Som nedan, så ovan. Det verkar vara en funktionsprincip för molekyler som börjar med en grundläggande kiralitet-eller "överlämnad"-och förmedlar det när de kombineras till större strukturer.

Ett internationellt team som inkluderade Rice University materialvetare Edwin Thomas prisade en ny, grundläggande detaljer från dess uppifrån och upp-skapande av flera block-sampolymerer, syntetiska material som naturligt monterar sig från små byggstenar.

De fann den vänstra eller högra kiraliteten som fastställdes av de minsta byggstenarna (monomererna) i polymeren replikerade sig själv när det mikroskopiska materialet samlades för att bilda spiralformade strukturer i större skala som liknar de som vanligen finns i naturen - till exempel, i spiralformat DNA - och kan möjliggöra skapande av material med unika egenskaper.

"Ur en fastighetssynpunkt, kiralitet är ganska stort för optik, "Thomas sa." Förhoppningen är att vi kan styra självmontering av kirala enheter för att göra superkirala enheter 10 eller 100 gånger större så att de kan interagera med synligt eller till och med infrarött ljus. "

Upptäckten som leds av risprofessorns experimentella kollegor i Taiwan är i fokus för en uppsats i Förfaranden från National Academy of Sciences .

Thomas och hans team har ägnat år åt att utveckla expertis inom block -sampolymerer, en klass av metamaterial som kan sätta ihop sig till många olika mönster, inklusive alternerande lager. En sampolymer av alternerande lager som de skapade visade sig kunna absorbera energin från en mikroskala, medan en annan bildade en färgförändrande film som kan fungera som sensor i livsmedelsförpackningar som kan upptäcka förstörelse och en annan som kan användas för att reversibelt skriva i färg på vanligt papper.

Thomas noterade vikten av kiralitet i naturen, särskilt inom läkemedelsdesign, där en vänsterhänt molekyl kan vara en frälsare medan samma molekyl, men högerhänt, är giftigt. Kiralspecifika sampolymerer som efterliknar naturen kan också bli tuffa men flexibla föreningar med unika, avstämbara egenskaper, han sa.

Forskare vid National Tsing Hua och National Chung Cheng-universitet i Taiwan odlade uppsättningar av polymercylindrar från monomerer och visade genom tomografiska elektronmikroskop 3-D rekonstruktioner och videor att cylindrarna vridde sig till vänster eller höger som dikteras av de molekylära byggstenarna.

Thomas sa att de resulterande elastiska polymererna kunde sträckas och justeras efter behov för att reagera på specifika våglängder av ljus. "Vi kunde göra fotoniska kristaller som reflekterar högerhänt ljus och överför vänsterhänt ljus, "sa han." Med cirkulärt polariserat ljus, den kan sända för ena handen och reflektera för den andra handenheten. Det skulle vara en spegel för höger och helt transparent för vänster.

"Jag ser fram emot att experimentera med ljus med dessa material, för ljuset är fascinerande, "Sa Thomas." Du kan göra saker som du bokstavligen kan se genom att manipulera materialet. "

Han ser fram emot skapandet av kirala föremål som är ännu mer komplexa. "Tänk om vi kan skapa vänsterkirala strukturer som smälter ihop till högerkirala strukturer? Och antar att vi kan göra det i tre dimensioner? Vad händer där?

"Varje gång vi löser något eller tror att vi har hittat något intressant, allt vi har gjort är att öppna tusen nya frågor, "sa han." Och jag har nya frågor. "