Las manos y los pies son dos ejemplos de objetos quirales:imágenes especulares no superponibles entre sí. Una imagen es claramente "zurda, "mientras que el otro es" diestro ". Un simple vaso y una pelota son aquirales, lo que significa que el objeto y su imagen reflejada se ven exactamente iguales.

En la ciencia, La quiralidad es un concepto fundamental en varias disciplinas, incluida la medicina. En la década de 1950 y principios de la de 1960, a las mujeres embarazadas se les prescribió el sedante talidomida, pero la droga produjo horribles defectos de nacimiento en miles de niños en todo el mundo. La razón:la molécula de talidomida es quiral, y aunque la molécula de la izquierda era de hecho un sedante, más tarde se descubrió que el de la derecha producía anomalías fetales.

Hasta hace muy poco, No se había investigado una "mano derecha" similar en películas de gran área con precisión a escala atómica. El equipo de investigación del Parque Jiwoong de Cornell ha abierto nuevos caminos en esta área, desarrollar una película quiral atómicamente delgada de solo 2 átomos de espesor, mediante apilamiento circular de grafeno.

Este material es de interés en los campos de la óptica de polarización, estereoquímica, optoelectrónica y electrónica de transporte de espín, o espintrónica.

"Diría que hemos sentido curiosidad por esto durante mucho tiempo, si podemos hacer este material, "dijo Park, profesor asociado de química y biología química y miembro ejecutivo del Instituto Kavli de Cornell para la ciencia a nanoescala.

El periódico del grupo Park, "Películas quirales atómicamente delgadas, "fue publicado el 22 de febrero en Nanotecnología de la naturaleza . Park y Cheol-Joo Kim, investigador postdoctoral en química y biología química, diseñó y realizó los experimentos y coescribió el artículo.

Los contribuyentes incluyen Zack Ziegler '16, una especialización en ingeniería física; el ex postdoctorado de Cornell, Yui Ogawa; y Cecilia Noguez del Instituto de Fisica, Universidad Nacional Autónoma de México. Noguez es uno de los físicos computacionales líderes en el mundo, y ayudó a calcular los resultados del grupo Park.

"Este descubrimiento y su confirmación pueden tener muchas implicaciones tanto en la ciencia pura como en la aplicada, "Dijo Noguez." Esto se puede aplicar para detectar biomoléculas, e inducir y controlar la catálisis asimétrica, entre otros. Estoy seguro de que este descubrimiento abre nuevas direcciones de investigación para otros materiales 2-D ".

Para el experimento, Kim y Ogawa cultivaron láminas de grafeno sobre cobre, luego córtelos en varias hojas. Entonces esas hojas se apilaron, con cada hoja rotada ligeramente antes de ser colocada en la que está debajo. La rotación fue en el sentido de las agujas del reloj en una pila y en sentido contrario a las agujas del reloj en la otra para formar pilas para diestros y zurdos.

Luz polarizada circularmente, alternando haces de luz para diestros y zurdos, se iluminó sobre las pilas, y dicroísmo circular (o CD, la absorción diferencial de la luz de la mano izquierda y derecha), fue medido. Es el dicroísmo circular de las gafas 3D lo que te permite ver una película en tres dimensiones.

El CD de la película especial de grafeno fue más fuerte de lo que anticipó el grupo. Después de meses de arduo trabajo y algunos contratiempos, ese descubrimiento se produjo alrededor del Día de Acción de Gracias de 2014, y "ahí fue cuando todo el proceso se aceleró, "Dijo Kim.

Pero después de lograr este avance a escala atómica, el grupo tuvo que cuantificar sus resultados, entonces se volvió hacia Noguez.

"Es uno de esos raros casos en los que sabíamos exactamente lo que queríamos, así sabíamos qué cantidad teníamos que calcular, ", Dijo Park." No es un cálculo fácil, e investigamos mucho y nos dimos cuenta de que Cecilia es la mejor persona para hacer esto ".

Noguez admitió que su grupo estaba inicialmente sorprendido por los hallazgos de Park. pero al analizarlos más a fondo, se dio cuenta de que la investigación tenía sentido.

“Predijimos hace mucho tiempo un comportamiento similar para los nanotubos de carbono de pared simple y, más recientemente, para las nanopartículas metálicas protegidas con ligandos, ", dijo." Así que al final, esos resultados tenían sentido para mí ".