Nanoestructuras preparadas por irradiación de luz RCP y LCP. Crédito:2018 Tetsu Tatsuma, Instituto de Ciencias Industriales, La universidad de tokio
Investigadores de la Universidad de Tokio utilizaron un método eficiente para crear materiales quirales utilizando luz polarizada circularmente. Dependiendo de si está polarizado hacia la izquierda o hacia la derecha, la fuente de luz indujo campos eléctricos en las esquinas opuestas de los nanocuboides de oro en TiO 2 . A través de la separación de carga inducida por plasmón, el oro convertido Pb 2+ en PbO 2 puntas depositadas en las esquinas, dando como resultado una nanoestructura plasmónica quiral con alto exceso enantiomérico. Los materiales con una forma quiral de este tipo son útiles para la detección y la síntesis asimétrica.
La quiralidad está en el corazón de la investigación química y de mucha tecnología. Para los químicos orgánicos, elegir entre los isómeros de las moléculas de la mano izquierda y la derecha es parte del trabajo de un día. Sin embargo, muchos materiales sólidos también tienen formas enantioméricas, dando lugar a una gama de aplicaciones.
Los químicos orgánicos generalmente se basan en un arsenal de reacciones de laboratorio para controlar la pureza quiral. Para materiales, hay otro, enfoque más elegante:luz polarizada circularmente, que se hace fácilmente, y puede estar polarizado circularmente a la izquierda (LCP) o polarizado circularmente a la derecha (RCP). En síntesis de materiales, los giros opuestos de la luz LCP y RCP conducen indirectamente a estructuras que son imágenes especulares entre sí.
Previamente, esta estrategia se ha visto obstaculizada en la práctica. Ahora, Los investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio han creado con éxito nanoestructuras quirales a partir de partículas de oro (Au). El truco consistía en utilizar luz polarizada circularmente para generar campos eléctricos, que se localizan de forma diferente según LCP o RCP. Esto, a su vez, impulsó la deposición quiral de un material dieléctrico.
Como se describe en un estudio publicado en Nano letras , los investigadores primero depositaron nanocuboides de Au, esencialmente lingotes de oro rectangulares en miniatura, en un TiO 2 sustrato.
Como explica el coautor del estudio, Koichiro Saito, "Bajo un rayo de luz polarizada circularmente, campos eléctricos acumulados alrededor de los cuboides, pero en un par de esquinas para la rotación del LCP, y el par opuesto bajo la luz RCP. En este punto, habíamos alcanzado la quiralidad, pero en forma eléctrica en lugar de material ".
La quiralidad del campo eléctrico se transfirió luego al material en sí mediante la separación de carga inducida por plasmón, en el que Pb 2+ Los iones se oxidaron a través de los campos eléctricos distribuidos quiralmente. Este PbO depositado 2 , un material dieléctrico, en un conjunto de esquinas cuboides o en el otro, dependiendo de la fuente de luz original. La microscopía electrónica mostró que las barras de oro se transformaron en imágenes especulares no superponibles, el sello de quiralidad.
"Esta es la primera vez que se fabrica un material quiral aprovechando la resonancia de plasmón, ", dice el coautor Tetsu Tatsuma." No se necesita ninguna otra fuente de quiralidad que la luz misma. Los materiales plasmónicos quirales a nanoescala son muy útiles para la detección y la síntesis asimétrica, y nuestro proceso los hace mucho más eficientes de producir. Más, no creemos que se limite a un solo producto; otros nanomateriales quirales tienen una increíble variedad de funciones en la tecnología moderna ".
