La mano izquierda parece la mano derecha en el espejo pero el guante de la mano izquierda no cabe en la mano derecha. La quiralidad se refiere a esta propiedad en la que el objeto no se puede superponer a la imagen del espejo. Esta propiedad en las moléculas es un factor importante en la investigación farmacéutica, ya que puede volver tóxicos a los fármacos.

Estas moléculas y las moléculas con simetría especular tienen las mismas propiedades físicas y, por lo tanto, no se pueden distinguir mediante un análisis óptico general. En su lugar, se debe usar luz polarizada, que gira en diferentes direcciones. Además, cuando el tamaño molecular es pequeño en comparación con la longitud de onda de la luz, tiene una interacción quiral muy débil entre la luz y las moléculas, lo que dificulta su medición.

Un equipo de investigación dirigido por el Profesor Junsuk Rho y Jungho Moon (Departamento de Ingeniería Mecánica y Departamento de Ingeniería Química) en POSTECH en colaboración con el Profesor Ki Tae Nam y el Dr. Hyeohn Kim (Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales) en la Universidad Nacional de Seúl y el Profesor Thomas Zentgraf (Departamento de Física) de la Universidad de Paderborn en Alemania han desarrollado juntos una tecnología para aumentar la quiralidad entre la luz y las nanopartículas usando el metamaterial, conocido como el material de la capa invisible.

En general, se genera una señal cuando se irradia luz sobre nanopartículas quirales, pero su intensidad es muy débil. Por lo tanto, se tuvieron que recolectar varias nanopartículas para medir la señal promedio. Para superar este problema, el equipo de investigación logró sintetizar un material quiral artificial usando metamateriales, fortaleciendo significativamente la señal.

El equipo de investigación midió la dispersión lineal quiral y la dispersión de la segunda generación armónica (SHG) de una nanopartícula quiral recientemente desarrollada. SHG es un fenómeno en el que se genera luz con el doble de frecuencia (2ω) de la luz incidente (ω, omega). La mayoría de las nanopartículas quirales emiten una señal SHG débil, lo que dificulta su medición.

Se midió que la señal SHG de las nanopartículas quirales desarrolladas por el equipo de investigación era hasta 10 veces mayor que el caso lineal. Esto permite medir la simetría especular de una sola nanopartícula con alta precisión, así como una cantidad muy pequeña de material quiral, y podría contribuir al análisis estructural preciso de las nanopartículas quirales en el futuro.

El estudio aparece en ACS Photonics . + Explora más

Investigadores detectan estructuras quirales usando luz de vórtice