Onderzoekers van de Universiteit van Tokyo gebruikten een efficiënte methode om chirale materialen te creëren met circulair gepolariseerd licht. Afhankelijk van links- of rechtsgepolariseerd, de lichtbron veroorzaakte elektrische velden op tegenovergestelde hoeken van gouden nanocuboids op TiO ₂ . Via plasmon-geïnduceerde ladingsscheiding, de in goud geconverteerde Pb ²⁺ in PbO ₂ tips afgezet op de hoeken, wat resulteert in een chirale plasmonische nanostructuur met een hoge enantiomere overmaat. Materialen met een dergelijke chirale vorm zijn bruikbaar voor detectie en asymmetrische synthese.

Chiraliteit vormt de kern van chemisch onderzoek en veel technologie. Voor organische chemici, kiezen tussen de links- en rechtshandige isomeren van moleculen is dagelijkse kost. Echter, veel vaste materialen hebben ook enantiomere vormen, waardoor een scala aan toepassingen ontstaat.

Organische chemici vertrouwen over het algemeen op een arsenaal aan laboratoriumreacties om de chirale zuiverheid te beheersen. Voor materialen, er is een andere, elegantere benadering - circulair gepolariseerd licht, die gemakkelijk gemaakt is, en kan ofwel links circulair gepolariseerd (LCP) of rechts circulair gepolariseerd (RCP) zijn. Bij materiaalsynthese, de tegenovergestelde wendingen van LCP- en RCP-licht leiden indirect tot structuren die spiegelbeelden van elkaar zijn.

Eerder, deze strategie wordt in de praktijk belemmerd. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Instituut voor Industriële Wetenschappen van de Universiteit van Tokyo hebben met succes chirale nanostructuren gemaakt van gouddeeltjes (Au). De truc was om circulair gepolariseerd licht te gebruiken om elektrische velden te genereren, die verschillend lokaliseren, afhankelijk van LCP of RCP. Dit zorgde op zijn beurt voor de chirale afzetting van een diëlektrisch materiaal.

Zoals beschreven in een studie gerapporteerd in Nano-letters , de onderzoekers deponeerden eerst Au nanocuboids - in wezen miniatuur rechthoekige goudstaven - op een TiO ₂ substraat.

Zoals co-auteur Koichiro Saito uitlegt, "Onder een straal van circulair gepolariseerd licht, elektrische velden opgebouwd rond de balkjes, maar op één paar hoeken voor LCP-rotatie, en het tegenovergestelde paar onder RCP-licht. Op dit punt, we hadden chiraliteit bereikt, maar in elektrische in plaats van materiële vorm."

De chiraliteit van het elektrische veld werd vervolgens overgebracht naar het materiaal zelf door plasmon-geïnduceerde ladingsscheiding, waarin Pb ²⁺ ionen werden geoxideerd door de chiraal verdeelde elektrische velden. Deze gedeponeerde PbO ₂ , een diëlektrisch materiaal, op de ene reeks kubusvormige hoeken of de andere, afhankelijk van de originele lichtbron. Elektronenmicroscopie toonde aan dat de goudstaven werden getransformeerd in niet-overlappende spiegelbeelden, het kenmerk van chiraliteit.

"Dit is de eerste keer dat een chiraal materiaal is gemaakt door gebruik te maken van plasmonresonantie, " zegt co-auteur Tetsu Tatsuma. "Er is geen andere bron van chiraliteit nodig dan het licht zelf. Chirale plasmonische materialen op nanoschaal zijn zeer nuttig voor detectie en asymmetrische synthese, en ons proces maakt ze veel efficiënter om te produceren. Plus, we denken niet dat het beperkt is tot één product - andere chirale nanomaterialen hebben een ongelooflijke reeks functies in moderne technologie."