Nyligen, Laboratoriet för mikro- och nanoteknik, Högskolan för ingenjörsvetenskap, University of Science and Technology of China (USTC) har gjort viktiga framsteg inom området för strukturell kiralitetsdetektionsforskning med hjälp av virvelljus, och fann att fotonomloppsrörelsens rörelsemängd effektivt kan detektera den optiska kirala signalen hos strukturer.

Prestationen publicerades i den internationella tidskriften PNAS .

Kirala strukturer finns i stor utsträckning i naturen, såsom DNA-dubbelhelixstrukturer, plantera senor och skal. Förutom att observera objektens geometri, deras kiralitet kan också särskiljas genom interaktionen mellan ljus och materia. Till exempel, detekteringen av cirkulära dikroismspektra kan uppnås genom att studera det olika optiska svaret hos strukturer på vänster och höger spinn cirkulärt polariserat ljus genom interaktionen av fotonspin vinkelmomentum med materia.

Liknande, kan foton omloppsbana rörelsemängd, som också har kirala egenskaper, användas för att detektera kirala strukturer och hur kan den signifikanta optiska svarssignalen erhållas?

För att ta upp ovanstående vetenskapliga frågor, teamet fann att virvelljuset innehåller en spiralformad fas (fotonomloppsrörelsemängd) som kan interagera med den kirala mikrostrukturen för att producera betydande virvelskillnadsspridning genom att matcha strålens storlek och den kirala strukturen.

Det visade sig att området med strukturstorlek kontra operationell våglängd där virveldifferentiell spridningstoppen är belägen ligger i en region som tidigare outforskats av det cirkulära dikroismsvaret och tillåter monokromatisk ljusdetektering.

Arbetet undersöker också förhållandet mellan spridningsspektrumet för virvelskillnaden och spiralstrukturens geometri, såväl som medel för att förbättra detektionssignalen för kirala molekyler.

Denna teknik förväntas ge en ny detektionsmetod inom området för efterföljande studier av kirala ljus-materia-interaktioner.