Optische activiteit in chirale moleculen is een hot topic geworden in de natuurkunde en optica, vertegenwoordigen het vermogen om de gepolariseerde staat van licht te manipuleren. Begrijpen hoe moleculen het vlak van vlak-gepolariseerd licht roteren, heeft wijdverbreide toepassingen, van analytische chemie tot biologie en geneeskunde - waar het kan, bijvoorbeeld, worden gebruikt om de hoeveelheid suiker in een stof te detecteren. Een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ B door Chengping Yin van het Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Engineering and Quantum Materials, Zuid China, heeft tot doel een analytisch model af te leiden van optische activiteit in zwarte fosfor onder een extern magnetisch veld.

Yin en zijn collega-auteurs experimenteerden met zwarte fosfor - een thermodynamisch stabiele vorm van fosfor bij kamertemperatuur en druk, voor het eerst gesynthetiseerd in 1914 - in een enkele, dicht opeengepakte laag atomen of een monolaag. De onderzoekers ontdekten dat naast de verwachte sterke optische activiteit, dichroïsme-transmissieverschil tussen links en rechts circulair gepolariseerd licht en circulaire dubbele breking, ze konden de verschijnselen afstemmen die werden gecreëerd door het aangelegde magnetische veld te veranderen.

Het team bereikte hun bevindingen door een analytische methode af te leiden om de optische activiteit in een monolaag van zwarte fosfor onder een extern magnetisch veld te berekenen. Ze waren vervolgens in staat om resultaten te verkrijgen die aantoonden hoe optische activiteit kan worden veranderd door de invalshoek van het invallende licht te veranderen en door de grootte van het aangelegde magnetische veld aan te passen.

De resultaten die in het artikel worden besproken, laten optische activiteit zien die overeenkomt met die eerder waargenomen in chirale metamaterialen - materiaal dat is ontworpen om een ​​eigenschap te hebben die niet wordt aangetroffen in natuurlijk voorkomende materialen. Naast dit, ze ontdekten dat de co-polarisatietransmissie in de pas met de hoekfrequentie toenam. Het team legt uit dat de reden hiervoor is dat de geleidbaarheid van de monolaag zwarte fosfor afneemt met toenemende hoekfrequentie, resulterend in een zwakkere interactie met het invallende licht.

De onderzoekers zeggen dat hun bevindingen toepassingen kunnen hebben in polarisatie-optica, stereochemie - de studie van de relatieve ruimtelijke rangschikking van atomen die de structuur van moleculen vormen en hun manipulatie - en moleculaire biologie.