(A) Diagrama esquemático da luz de vórtice e (B) estruturas quirais de detecção de luz polarizada circularmente. (C) Contraste de dicroísmo circular e regiões de resposta de espalhamento diferencial de vórtice. (D) Relação de correspondência de tamanho entre a luz do vórtice e a estrutura quando um sinal quiral forte é gerado. (E) Diagrama esquemático da interação entre a luz de vórtice e estruturas quirais. Crédito:NI Jin
Recentemente, o Laboratório de Micro e Nano Engenharia, Escola de Ciências da Engenharia, A Universidade de Ciência e Tecnologia da China (USTC) fez progressos importantes no campo da pesquisa de detecção de quiralidade estrutural usando luz de vórtice, e descobriram que o momento angular orbital do fóton pode detectar com eficiência o sinal óptico quiral das estruturas.
A conquista foi publicada na revista internacional PNAS .
Estruturas quirais são amplamente encontradas na natureza, como estruturas de dupla hélice de DNA, planta gavinhas e conchas. Além de observar a geometria dos objetos, sua quiralidade também pode ser distinguida pela interação da luz com a matéria. Por exemplo, a detecção de espectros de dicroísmo circular pode ser alcançada estudando as diferentes respostas ópticas das estruturas à luz polarizada circularmente do spin esquerdo e direito através da interação do momento angular do spin do fóton com a matéria.
De forma similar, pode o momento angular orbital do fóton, que também tem características quirais, ser usado para detectar estruturas quirais e como o sinal de resposta óptica significativo pode ser obtido?
Para resolver as questões científicas acima, a equipe descobriu que a luz do vórtice contém uma fase helicoidal (momento angular orbital do fóton) que pode interagir com a microestrutura quiral para produzir espalhamento diferencial significativo do vórtice combinando o tamanho do feixe e a estrutura quiral.
Verificou-se que a região do tamanho da estrutura versus comprimento de onda operacional onde o pico de espalhamento diferencial do vórtice está localizado fica em uma região anteriormente inexplorada pela resposta de dicroísmo circular e permite a detecção de luz monocromática.
O trabalho também investiga a relação entre o espectro de espalhamento de diferença de vórtice e a geometria da estrutura helicoidal, bem como os meios para aumentar o sinal de detecção de moléculas quirais.
Espera-se que esta técnica forneça um novo método de detecção no campo de estudos subseqüentes de interação quiral luz-matéria.
