Diferenciando partículas destros e canhotos usando a força exercida pela luz
Imagens de microscopia eletrônica de varredura mostram nanopartículas quirais de ouro em forma D e L. As inserções visualizam os modelos tridimensionais das nanopartículas. Crédito:NINS/IMS
Os pesquisadores investigaram a dependência da polarização da força exercida pela luz circularmente polarizada (CPL) realizando aprisionamento óptico de nanopartículas quirais. Eles descobriram que o CPL destro e canhoto exerceu diferentes intensidades da força de gradiente óptico nas nanopartículas, e as partículas de forma D e L estão sujeitas a diferentes forças de gradiente por CPL. Os presentes resultados sugerem que a separação de materiais de acordo com sua lateralidade de quiralidade pode ser realizada pela força óptica. Quiralidade é a propriedade de que a estrutura não é sobreponível em sua imagem espelhada. Os materiais quirais exibem a característica característica de responder de forma diferente à luz polarizada circularmente à esquerda e à direita. Quando a matéria é irradiada com luz laser forte, a força óptica é exercida sobre ela. Esperava-se teoricamente que a força óptica exercida em materiais quirais pela luz polarizada circularmente à esquerda e à direita também fosse diferente.
O grupo de pesquisa do Institute for Molecular Science e três outras universidades usaram uma técnica experimental de aprisionamento óptico para observar a força do gradiente óptico dependente da polarização circular exercida em nanopartículas de ouro quirais. As nanopartículas de ouro quirais têm estrutura em forma D (destro) ou forma L (canhoto), e o experimento foi realizado usando ambos. A força óptica exercida sobre a nanopartícula depende da lateralidade da luz incidente circularmente polarizada. Crédito:NINS/IMS Embora a força do gradiente óptico que atua nas nanopartículas quirais tenha sido prevista teoricamente, nenhuma observação da força foi relatada antes. O grupo de pesquisa conseguiu observar a força do gradiente óptico originada da quiralidade (ou seja, a diferença entre a força do gradiente pela luz polarizada circularmente à esquerda e à direita), por aprisionamento óptico das nanopartículas de ouro quirais. Os materiais quirais exibem a característica de que respondem de forma diferente à luz polarizada circularmente à esquerda e à direita (atividade óptica). A resposta da molécula em forma D à luz polarizada circularmente à esquerda é a mesma da molécula em forma L à luz polarizada circularmente à direita e vice-versa. Crédito:NINS/IMS Os resultados mostraram que a força do gradiente óptico foi diferente para as partículas na forma D e na forma L. Os pesquisadores também descobriram, a partir da dependência da força no comprimento de onda da luz utilizada, que existe um efeito anteriormente desconhecido no mecanismo das forças ópticas dependentes da quiralidade. Os gráficos são os dados experimentais e as linhas tracejadas são o cálculo teórico. Vermelho e azul nos gráficos e na linha representam as nanopartículas na forma D e L, respectivamente. A força de gradiente óptico foi diferente para partículas na forma D e na forma L. Crédito:NINS/IMS
O presente estudo esclareceu as características da força do gradiente óptico dependente da polarização circular na mecânica de nanopartículas de ouro quirais. Mostra a possibilidade de separação de materiais quirais pela força óptica, que pode ser realizada utilizando luz localmente confinada gerada em nanoestruturas para prender os materiais e/ou utilizando a força óptica de outros mecanismos.
A pesquisa foi publicada na revista Science Advances . + Explorar mais
Transferência de momento lateral assistida por quiralidade para separação enantiosseletiva bidirecional
