De linkerhand lijkt in de spiegel op de rechterhand, maar de linkshandige handschoen past niet aan de rechterhand. Chiraliteit verwijst naar deze eigenschap waarbij het object niet op het spiegelbeeld kan worden geplaatst. Deze eigenschap in moleculen is een belangrijke factor in farmaceutisch onderzoek omdat het medicijnen giftig kan maken.

Deze moleculen en spiegelsymmetrische moleculen hebben dezelfde fysische eigenschappen en kunnen daarom niet worden onderscheiden met algemene optische analyse. In plaats daarvan moet gepolariseerd licht - dat in verschillende richtingen draait - worden gebruikt. Bovendien, wanneer de moleculaire grootte klein is in vergelijking met de golflengte van licht, heeft het een zeer zwakke chirale interactie tussen licht en moleculen, waardoor het moeilijk te meten is.

Een onderzoeksteam onder leiding van professor Junsuk Rho en Jungho Moon (Department of Mechanical Engineering en Department of Chemical Engineering) bij POSTECH in samenwerking met Professor Ki Tae Nam en Dr. Hyeohn Kim (Department of Materials Science and Engineering) aan de Seoul National University en professor Thomas Zentgraf (Department of Physics) van de Paderborn University in Duitsland hebben samen een technologie ontwikkeld om de chiraliteit tussen licht en nanodeeltjes te vergroten met behulp van het metamateriaal, bekend als het onzichtbare mantelmateriaal.

Over het algemeen wordt een signaal gegenereerd wanneer licht wordt bestraald op chirale nanodeeltjes, maar de intensiteit is erg zwak. Daarom moesten verschillende nanodeeltjes worden verzameld om het gemiddelde signaal te meten. Om dit probleem op te lossen, slaagde het onderzoeksteam erin een kunstmatig chiraal materiaal te synthetiseren met behulp van metamaterialen, waardoor het signaal aanzienlijk werd versterkt.

Het onderzoeksteam heeft de chirale lineaire verstrooiing en de tweede harmonische generatie (SHG) verstrooiing van een nieuw ontwikkeld chiraal nanodeeltje gemeten. SHG is een fenomeen waarbij licht met tweemaal de frequentie (2ω) van het invallende licht (ω, omega) wordt opgewekt. De meeste chirale nanodeeltjes zenden een zwak SHG-signaal uit, waardoor het moeilijk is om het te meten.

Het SHG-signaal van de door het onderzoeksteam ontwikkelde chirale nanodeeltjes bleek tot 10 keer groter te zijn dan het lineaire geval. Dit maakt het mogelijk om de spiegelsymmetrie van een enkel nanodeeltje met hoge precisie en een zeer kleine hoeveelheid chiraal materiaal te meten, en zou in de toekomst kunnen bijdragen aan de nauwkeurige structurele analyse van chirale nanodeeltjes.

Het onderzoek verschijnt in ACS Photonics . + Verder verkennen

Onderzoekers detecteren chirale structuren met behulp van vortexlicht