Nanostrukturer framställda med RCP och LCP ljusbestrålning. Upphovsman:2018 Tetsu Tatsuma, Institute of Industrial Science, University of Tokyo
Forskare vid University of Tokyo använde en effektiv metod för att skapa kirala material med cirkulärt polariserat ljus. Beroende på om vänster- eller högerpolariserad, ljuskällan inducerade elektriska fält i motsatta hörn av guldnanokuboider på TiO 2 . Via plasmoninducerad laddningsseparation, det guldomvandlade Pb 2+ till PbO 2 spetsar placerade i hörnen, vilket resulterar i en kiral plasmonisk nanostruktur med högt enantiomeriskt överskott. Material med en sådan kiral form är användbara för avkänning och asymmetrisk syntes.
Kiralitet är kärnan i kemisk forskning och mycket teknik. För organiska kemister, att välja mellan vänster- och högerhänt isomerer av molekyler är alla en del av ett dags arbete. Dock, många fasta material har också enantiomera former, ger upphov till en rad applikationer.
Organiska kemister förlitar sig i allmänhet på en arsenal av laboratoriereaktioner för att kontrollera kiral renhet. För material, det finns en annan, mer elegant inställning - cirkulärt polariserat ljus, som lätt görs, och kan antingen vara vänster-cirkulärt polariserad (LCP) eller höger-cirkulärt polariserad (RCP). Vid materialsyntes, de motsatta vändningarna av LCP- och RCP -ljus leder indirekt till strukturer som är spegelbilder av varandra.
Tidigare, denna strategi har försvårats i praktiken. Nu, forskare vid University of Tokyos Institute of Industrial Science har framgångsrikt skapat kirala nanostrukturer från guldpartiklar (Au). Tricket var att använda cirkulärt polariserat ljus för att generera elektriska fält, som lokaliseras olika beroende på LCP eller RCP. Detta i sin tur drev den kirala avsättningen av ett dielektriskt material.
Som beskrivs i en studie rapporterad i Nano bokstäver , forskarna deponerade först Au nanocuboids - i huvudsak miniatyr rektangulära guldstänger - på en TiO 2 substrat.
Som studieförfattaren Koichiro Saito förklarar, "Under en stråle av cirkulärt polariserat ljus, elektriska fält byggda upp runt kuboiderna - men i ett par hörn för LCP -rotation, och det motsatta paret under RCP -ljus. Vid denna tidpunkt, vi hade uppnått kiralitet, men i elektrisk snarare än materiell form. "
Kiraliteten hos det elektriska fältet överfördes sedan till själva materialet genom plasmoninducerad laddningsseparation, i vilken Pb 2+ joner oxiderades genom de kiralt fördelade elektriska fälten. Detta deponerade PbO 2 , ett dielektriskt material, vid antingen en uppsättning kubiska hörn eller den andra, beroende på den ursprungliga ljuskällan. Elektronmikroskopi visade att guldstängerna förvandlades till icke-överlagliga spegelbilder, chiralitetens kännetecken.
"Detta är första gången ett kiralt material har skapats genom att utnyttja plasmonresonans, "säger medförfattaren Tetsu Tatsuma." Ingen annan källa till kiralitet behövs än ljuset självt. Kiranala plasmoniska material i nanoskala är mycket användbara för avkänning och asymmetrisk syntes, och vår process gör dem mycket effektivare att producera. Plus, vi tror inte att det är begränsat till en produkt - andra kirala nanomaterial har ett otroligt utbud av funktioner inom modern teknik. "
