英國研究人員模擬手性納米結構轉換新過程

　　英國研究人員已經模擬了手性分子在從左手性向右手性狀態轉換或者相反過程中，光與手性分子之間的相互作用。了解這些過渡形式的行為可能會幫助研究人員改進電子通信組件的設計。研究人員以前只能研究左手或右手性分子形式，但兩者之間沒有任何聯系。改變分子的手性的能力將使研究人員能夠觀察到這種變化的影響如何轉化為分子物理性質的變化。

一種手性分子通過各種結構從一種手性向另一種手性轉換。圖片來源：Ventsislav Valev和Joel Collins。

　　來自英國巴斯大學的一個研究小組與倫敦大學學院的研究人員合作，構造了一種能夠代表35個階段的“人造分子”，以便從一種手性到另一種手性進行轉換。人造分子的形狀影響納米級的光學性質。研究人員使用扭曲的激光來研究每個階段分子的光學特性。

　　研究員Joel Collins表示：“我們能夠通過兩條不同的路線還原手性人造分子的特性，這在之前沒有人這樣做過。令人驚訝的是，我們發現每條路線都會導致不同的分子行為，我們測量了左旋和右旋圓偏振光吸收的差異，被稱為圓二色性（CD）。我們沿著其中一條路線進行觀察，發現人造分子的行為與預期的一樣，隨著圓二色性的逐漸減少以至圓二色性發生逆轉，成為鏡像結構。然而，在第二條路線上，圓二色性甚至在結構改變之前就反轉了幾次。”

　　由于缺乏鏡像對稱性，手性納米結構允許扭曲的電場“熱點”在材料表面形成。這些熱點強烈依賴于光學波長和納米結構幾何形狀。研究人員表示，了解這些手性熱點的性質對于其應用至關重要，例如增強與手性分子的光學相互作用。

　　研究員Ventsislav Valev表示：“在化學方法中不能調整手性分子的扭曲，所以研究這種分子的每個科學家都需要調整光的波長，我們已經展示了一種新的互補物理效應，調整手性人造分子的扭曲。在很多情況下，例如當我們設計電信元件時，光波長都是預先確定的，因此我們的方法更實用。”

　　等離子體納米結構已經證明了研究人員能夠以自然界從未觀察到的方式控制光的能力，因為光學響應與其靈活的幾何設計密切相關。手性分子從一種手性轉變為另一種手性時的分析可以進一步優化等離子體手性材料。

　　該研究發表于Advanced Optical Materials。