Las imágenes de microscopía electrónica de barrido muestran nanopartículas quirales de oro en forma D y L. Los recuadros visualizan los modelos tridimensionales de las nanopartículas. Crédito:NINS/IMS
Los investigadores estudiaron la dependencia de la polarización de la fuerza ejercida por la luz polarizada circularmente (CPL) mediante la captura óptica de nanopartículas quirales. Descubrieron que CPL para zurdos y diestros ejercía diferentes intensidades de la fuerza de gradiente óptico en las nanopartículas, y las partículas en forma de D y L están sujetas a diferentes fuerzas de gradiente por parte de CPL. Los presentes resultados sugieren que la fuerza óptica puede realizar la separación de materiales de acuerdo con su quiralidad o quiralidad.
La quiralidad es la propiedad de que la estructura no es superponible a su imagen reflejada. Los materiales quirales exhiben el rasgo característico de que responden de manera diferente a la luz polarizada circularmente a la izquierda y a la derecha. Cuando la materia se irradia con luz láser fuerte, se ejerce una fuerza óptica sobre ella. En teoría, se esperaba que la fuerza óptica ejercida sobre los materiales quirales por la luz polarizada circularmente a la izquierda y a la derecha también sería diferente.
El grupo de investigación del Instituto de Ciencias Moleculares y otras tres universidades utilizaron una técnica experimental de atrapamiento óptico para observar la fuerza del gradiente óptico dependiente de la polarización circular que se ejerce sobre las nanopartículas de oro quirales. Las nanopartículas de oro quirales tienen una estructura en forma de D (diestros) o en forma de L (zurdos), y el experimento se realizó con ambos.
Aunque la fuerza del gradiente óptico que actúa sobre las nanopartículas quirales se predijo teóricamente, no se ha informado antes de ninguna observación de la fuerza. El grupo de investigación logró observar la fuerza del gradiente óptico que se origina en la quiralidad (es decir, la diferencia entre la fuerza del gradiente de la luz polarizada circularmente a la izquierda y a la derecha), mediante el atrapamiento óptico de las nanopartículas de oro quirales.
Los resultados mostraron que la fuerza del gradiente óptico era diferente para las partículas en forma de D y en forma de L. Los investigadores también descubrieron, a partir de la dependencia de la fuerza de la longitud de onda de la luz utilizada, que existe un efecto previamente desconocido sobre el mecanismo de las fuerzas ópticas dependientes de la quiralidad.
Las parcelas son los datos experimentales y la línea discontinua es el cálculo teórico. El rojo y el azul en los gráficos y la línea representan las nanopartículas en forma de D y L, respectivamente. La fuerza del gradiente óptico fue diferente para las partículas en forma de D y en forma de L. Crédito:NINS/IMS
El presente estudio aclaró las características de la fuerza del gradiente óptico dependiente de la polarización circular en la mecánica de las nanopartículas de oro quirales. Muestra la posibilidad de separación de materiales quirales por la fuerza óptica, que puede realizarse mediante el uso de luz confinada localmente generada en nanoestructuras para atrapar los materiales y/o utilizando la fuerza óptica de otros mecanismos.
La investigación fue publicada en Science Advances . Transferencia de momento lateral asistida por quiralidad para la separación enantioselectiva bidireccional
