O momento do fóton que carrega a luz pode empurrar e puxar as micropartículas por meio da troca de momento. Este processo de troca de momento gera forças ópticas, que atrai (pinças ópticas convencionais), empurra (força de radiação) ou puxa (força de tração) micropartículas. Um novo interesse de pesquisa emergente, força ótica lateral que representa a força ótica perpendicular à direção de propagação de um feixe não gradiente, atraiu muita atenção. A força lateral pode ser gerada usando partículas aquirais através da conversão de spin e momento orbital de um feixe circularmente polarizado. Também está previsto que uma nanopartícula quiral colocada acima de uma superfície pode gerar a força lateral usando uma excitação de onda plana. Contudo, existem poucas demonstrações da força lateral dependente da quiralidade, e as partículas usadas na previsão teórica são 100 nm, o que tem aplicações limitadas. Além do mais, a teoria da força lateral óptica em partículas maiores (tamanho ~ comprimento de onda) está ausente.

Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicações , os cientistas desenvolveram um experimento para demonstrar a força ótica lateral dependente da quiralidade. Eles sintetizam micropartículas com forte quiralidade e as flutuam na interface do ar e da água. Após a iluminação com um feixe polarizado linearmente incidente obliquamente, micropartículas quirais com lateralidade diferente (esquerda e direita) se moverão em direções opostas. Interessantemente, eles descobrem que, em teoria, a força lateral óptica poderia reverter os sinais com polarização de luz e ângulo de incidência diferentes, valor de quiralidade e tamanho de partícula. Eles também desenvolveram modelos intrigantes na perspectiva de transferência de momento para elaborar essa força lateral óptica. O método e a técnica relatados abrirão novos caminhos para a futura detecção direta e classificação de micropartículas com diferenças químicas imperceptíveis e inspirará a exploração de fenômenos ópticos com interações luz-matéria.

A configuração experimental é fácil, requerendo apenas um feixe de laser polarizado s ou p e focalizando-o em uma forma elíptica usando duas lentes cilíndricas. As micropartículas quirais estão flutuando na interface do ar e da água em um micropoço fabricado com litografia suave. Esta configuração oferece muitas possibilidades para sondar a física óptica intrigante, como interações spin-orbitais, sensoriamento quiralidade, etc.

Esses cientistas resumem seu trabalho como:

"Projetamos o primeiro experimento de força lateral óptica assistida por quiralidade em partículas quirais de Mie (tamanho ~ comprimento de onda) para separação enantiosseletiva. Estudos recentes sobre separação enantiosseletiva e partículas quirais focam nas partículas muito grandes (região óptica geométrica, tamanho> comprimento de onda) devido ao limite do procedimento de síntese de partículas e às teorias existentes. Nós demonstramos, pela primeira vez, classificação bidirecional robusta de partículas quirais de Mie, e o primeiro exemplo de forças laterais ópticas reversíveis, que acreditamos ser um complemento essencial para a comunidade da ótica, bem como das manipulações óticas. Nossa teoria estuda a dependência das forças ópticas laterais reversíveis com o tamanho da partícula, Ângulo de incidência, e polarização da luz. Em comparação com a força lateral óptica não reversível anterior, As partículas quirais de Mie são bastante únicas e não triviais, e eles têm algumas propriedades intrigantes. Também, elaboramos a força lateral óptica da perspectiva da transferência de momento, que é uma maneira direta de manifestar a força lateral óptica. "

"Nosso método é perspicaz e útil para a demonstração de forças extraordinárias, uma vez que elimina as forças de gradiente óptico em pinças ópticas convencionais. Ajuda a complementar o domínio das forças laterais ópticas tanto na teoria quanto no experimento. A técnica apresentada pode ser usada para contatos sem contato monitoramento da lateralidade das partículas quirais que existem amplamente na indústria farmacêutica e biomateriais, sem testes com métodos químicos ou biológicos, "Dr. Yuzhi Shi e Prof. Cheng-Wei Qiu acrescentaram.