Een onderzoeksteam bracht chiraliteit over van de moleculaire schaal naar een microschaal om materiaalplatforms en toepassingen uit te breiden. De optische activiteit van dit nieuwe chirale materiaal omvat het kortegolf-infraroodgebied.

Dit platform zou kunnen dienen als een krachtige strategie voor hiërarchische overdracht van chiraliteit door middel van zelfassemblage, het genereren van brede optische activiteit en het bieden van immense toepassingen, waaronder bio-, telecommunicatie- en beeldvormingstechniek. Dit is de eerste waarneming van zo'n breed venster van chiroptische activiteit van nanomaterialen.

"We hebben chirale kopersulfiden gesynthetiseerd met behulp van cysteïne, als stabilisator, en de chiraliteit van moleculair naar microschaal overgebracht door zelfassemblage", legt professor Jihyeon Yeom van het Department of Materials Science and Engineering uit, die het onderzoek leidde. Het resultaat is gerapporteerd in ACS Nano op 14 september.

Chirale nanomaterialen bieden een rijk platform voor veelzijdige toepassingen. Het afstemmen van de golflengte van polarisatierotatiemaxima in het brede bereik is een veelbelovende kandidaat voor infrarood neurale stimulatie, beeldvorming en nanothermometrie. De meeste eerder ontwikkelde chirale nanomaterialen onthulden echter de optische activiteit in een relatief korter golflengtebereik, niet in kortegolf-infrarood.

Om chiroptische activiteit in het kortegolf-infraroodgebied te bereiken, moeten materialen submicrometer-afmetingen hebben, die compatibel zijn met de golflengte van het kortegolf-infraroodgebiedlicht voor een sterke interactie tussen licht en materie. Ze moeten ook de optische eigenschap hebben van kortegolf-infraroodabsorptie, terwijl ze een structuur met chiraliteit vormen.

Het team van professor Yeom zorgde voor zelfassemblage van de chirale nanodeeltjes door de aantrekkings- en afstotingskrachten tussen de bouwsteennanodeeltjes te beheersen. Tijdens dit proces werd de moleculaire chiraliteit van cysteïne overgebracht naar de chiraliteit op nanoschaal van nanodeeltjes en vervolgens overgebracht naar de chiraliteit op micrometerschaal van nanobloemen met afmetingen van 1,5-2 2 m gevormd door de zelfassemblage.

"We zullen werken om het golflengtebereik van chiroptische activiteit uit te breiden naar het kortegolf-infraroodgebied, waardoor ons dagelijks leven wordt hervormd in de vorm van een biobarcode die een enorme hoeveelheid informatie onder de huid kan opslaan", zei professor Yeom. + Verder verkennen

Elektromagnetische chiraliteit:van grondbeginselen tot niet-traditionele chiroptische verschijnselen