Zoals hieronder, dus boven. Dat lijkt een werkingsprincipe te zijn voor moleculen die beginnen met een basale chiraliteit - of 'handigheid' - en deze doorgeven als ze zich combineren tot grotere structuren.

Een internationaal team, waaronder materiaalwetenschapper Edwin Thomas van Rice University, heeft een nieuwe, fundamenteel detail van de bottom-up creatie van verschillende blokcopolymeren, synthetische materialen die zich van nature uit kleine bouwstenen assembleren.

Ze ontdekten dat de linker of rechter chiraliteit die werd vastgesteld door de kleinste bouwstenen (monomeren) van het polymeer zichzelf repliceerde toen het microscopische materiaal samenkwam om grotere spiraalvormige structuren te vormen die lijken op die welke gewoonlijk in de natuur worden aangetroffen - bijvoorbeeld, in spiraalvormig DNA - en zou de creatie van materialen met unieke eigenschappen mogelijk maken.

"Vanuit het oogpunt van eigenschappen, chiraliteit is vrij groot voor optica, Thomas zei. "De hoop is dat we de zelfassemblage van chirale entiteiten kunnen beheersen om superchirale entiteiten 10 of 100 keer groter te maken, zodat ze in staat zijn om te interageren met zichtbaar of zelfs infrarood licht."

De ontdekking onder leiding van de experimentele collega's van de Rice-professor in Taiwan is de focus van een paper in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Thomas en zijn team hebben jarenlang expertise ontwikkeld in blokcopolymeren, een klasse van metamaterialen die zichzelf in veel verschillende patronen kunnen assembleren, inclusief afwisselende lagen. Eén alternerend laagcopolymeer dat ze creëerden, bleek in staat om de energie van een microschaalkogel te absorberen, terwijl een andere een van kleur veranderende film vormde die als sensor in voedselverpakkingen kon fungeren die bederf kon detecteren en een andere die kon worden gebruikt om omkeerbaar in kleur op gewoon papier te schrijven.

Thomas wees op het belang van chiraliteit in de natuur, vooral bij het ontwerpen van medicijnen, waar een linkshandig molecuul een redder kan zijn, terwijl hetzelfde molecuul, maar rechtshandig is giftig. Chiraalspecifieke copolymeren die de natuur nabootsen, kunnen ook taaie maar flexibele verbindingen worden met unieke, afstembare eigenschappen, hij zei.

Wetenschappers van de National Tsing Hua en National Chung Cheng universiteiten in Taiwan groeiden arrays van polymeercilinders uit monomeren en toonden via tomografische elektronenmicroscoop 3D-reconstructies en video's dat de cilinders zichzelf naar links of rechts draaiden, zoals gedicteerd door de moleculaire bouwstenen.

Thomas zei dat de resulterende elastische polymeren op verzoek kunnen worden uitgerekt en afgestemd om te reageren op specifieke golflengten van licht. "We zouden fotonische kristallen kunnen maken die rechtshandig licht reflecteren en linkshandig licht doorlaten, " zei hij. "Met circulair gepolariseerd licht, het zou kunnen overbrengen voor de ene handigheid en reflecteren voor de andere handigheid. Het zou een spiegel zijn voor rechts en perfect transparant voor links.

"Ik kijk ernaar uit om met deze materialen te experimenteren met licht, omdat licht fascinerend is, Thomas zei. "Je kunt dingen doen die je letterlijk kunt zien door het materiaal te manipuleren."

Hij kijkt uit naar de creatie van chirale objecten die nog complexer zijn. "Wat als we links-chirale structuren kunnen maken die samensmelten tot rechts-chirale structuren? En stel dat we het in drie dimensies kunnen doen? Wat gebeurt daar?

"Elke keer als we iets oplossen of denken dat we iets interessants hebben gevonden, alles wat we hebben gedaan is het openen van duizend nieuwe vragen, ' zei hij. 'En ik heb nieuwe vragen.'