Ученые наблюдали избирательную люминесценцию золотых хиральных наночастиц

При облучении хиральных золотых наночастиц фемтосекундными импульсами ближнего инфракрасного диапазона наблюдается видимое люминесцентное излучение.

В данном исследовании выяснилось, что эта люминесценция обладает высокой селективностью для лево- или правостороннего циркулярно поляризованного света в зависимости от хиральности наночастиц, с фактором диссимметрии около 0,7. Этот вывод позволяет говорить о потенциальной возможности доведения различных приложений, использующих циркулярно поляризованный свет, до практического уровня.

Аннотация

Исследовательская группа под руководством доцента Хё Йонг Ан (Hyo-Yong AHN), доктора Кхай Куанг Ли (Khai Quang LE), доктора Тецуя Нарушима (Tetsuya NARUSHIMA), доцента Джунсуке Яманиши (Junsuke YAMANISHI) и профессора Хироми Окамото (Hiromi OKAMOTO) из Института молекулярных наук, а также доктора Рён Мён Кима (Ryeong Myeong KIM) и профессора Ки Тэ Нама (Ki Tae NAM) из Института молекулярных наук. Ки Тхэ НАМ из Сеульского национального университета обнаружили, что видимая люминесценция хиральных золотых наночастиц, вызванная облучением фемтосекундными импульсами ближнего инфракрасного диапазона, зависит от хиральности наночастиц и обеспечивает высокую селективность для лево- или правостороннего циркулярно поляризованного света. В то время как коэффициент диссимметрии для круговой поляризации люминесценции в большинстве хиральных материалов обычно составляет порядка 0,01 или ниже, излучение этих хиральных золотых наночастиц демонстрирует высокий коэффициент диссимметрии — около 0,7.

Исследование опубликовано в журнале Advanced Optical Materials.

Справка

Хиральность — это свойство материалов, при котором их структура не накладывается на зеркальное отражение самой себя. Свет также имеет хиральную структуру в виде круговой поляризации, которая может быть левосторонней или правосторонней. Циркулярно поляризованный свет может найти применение в будущем в таких областях, как анализ следов хиральных веществ, защита от подделок, квантовая информация, экраны или дисплеи и т. д.

Опубликован ряд научных работ, посвященных эффективным методам генерации циркулярно поляризованного света. Один из таких методов предполагает генерацию круговой поляризации за счет люминесценции материала, возбуждаемого светом, при этом длины волн возбуждающего и излучаемого света различны. Хотя во многих исследованиях были разработаны материалы, генерирующие круговую поляризацию с помощью этого метода, в большинстве случаев они обеспечивают лишь небольшие коэффициенты диссимметрии (описанные ниже). То есть они генерируют смешанный лево- и правосторонний циркулярно поляризованный свет с незначительной разницей в интенсивности.

Коэффициент диссимметрии — это показатель того, насколько круговая поляризация смещена влево или вправо. Он определяется путем вычисления разницы между интенсивностью лево- и правосторонней циркулярной поляризации, деленной на их среднее значение. Чистая круговая поляризация имеет коэффициент диссимметрии (значение g) ±2, а линейный или неполяризованный свет имеет значение g, равное 0. Большинство традиционных светоизлучающих материалов с круговой поляризацией имеют коэффициент диссимметрии порядка 0,01 или меньше, и поэтому было трудно надежно идентифицировать генерируемый круговой поляризованный свет.

Результат

Исследовательская группа сосредоточилась на видимой люминесценции, возникающей при облучении хиральных золотых наночастиц фемтосекундными импульсами ближнего инфракрасного диапазона. Хотя падающий свет был нехиральным и линейно поляризованным, было обнаружено, что излучаемый свет обладает высокой селективностью по отношению к лево- или правосторонней круговой поляризации. Коэффициент диссимметрии составил приблизительно 0,7, что указывает на значительно более высокую степень круговой поляризации по сравнению со многими другими циркулярно поляризованными светоизлучающими материалами, использованными в предыдущих исследованиях (коэффициенты диссимметрии обычно составляют порядка 0,01 или меньше). Кроме того, теоретические расчеты и анализ выявили механизм такой высокой селективности.

Перспективы

Данное исследование демонстрирует, что наночастицы металлов с хиральной структурой являются полезными материалами для генерации циркулярно поляризованного света с лево- или правосторонней поляризацией. Понимание этого механизма также дает рекомендации по более эффективной генерации циркулярной поляризации.

Эта работа открывает путь к разработке материалов и устройств, способных эффективно генерировать круговую поляризацию на различных длинах волн, и приложений для борьбы с подделками и квантовой информацией с использованием круговой поляризации света.

05.06.2024


Подписаться в Telegram



Нано

NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников

Кремниевые транзисторы, которые используются д...

Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек
Science: Открыт новый метод выращивания полезных квантовых точек

Квантовые точки, или полупроводниковые на...

Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни
Nature Nanotechnology: Идет создание упрощенной формы жизни

Учёные много лет пытаются понять, как&nbs

LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов
LS&A: Разработан метод синтеза наночастиц высокоэнтропийных сплавов

Быстрое создание наночастиц высокоэнтропийных ...

Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов
Nano Letters: Тройные стыки — залог сохранения стабильности наноматериалов

Как создать материалы, которые будут прочнее и...

Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды
Nature Nanotechnology: Нанодиски для стимуляции мозга заменят инвазивные электроды

Новые магнитные нанодиски разработали учёные и...

LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода
LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода

С развитием нанотехнологий создано много искус...

ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов
ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов

Исследователи из Университета Оттавы сдел...

ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы
ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы

Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными в...

AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов
AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов

Графен, обладающий сильными бактерицидными сво...

Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума
Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума

Благодаря наноразмерным устройствам исследоват...

ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств
ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств

Как работает электроника нового поколения и&nb...

В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен
В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен

Установку, которая перерабатывает печную сажу&...

Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов
Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов

Новый метод выращивания крошечных металлически...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Исследование Т-клеток в лечении опухолей открывает новую силу иммунотерапии
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Current Biology: Анализ ДНК опроверг прежние данные о погибших в Помпеях
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
Cell: Открыт новый вероятный маркер старения организма
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
МФТИ: Линзы тоньше волоса ускорят диагностику болезней на дому
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
В МГУ увеличили эффективность противогрибковых препаратов в 5000 раз
Memoirs of the Queensland Museum — Nature: Открыт новый вид краба-отшельника
Memoirs of the Queensland Museum — Nature: Открыт новый вид краба-отшельника
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Искусственные рецепторы на основе ДНК коронавируса открывают новые возможности
Journal of International Development: Холодильник — все еще символ достатка
Journal of International Development: Холодильник — все еще символ достатка
Nature Communications: Наночастицы с оснасткой находят белки в плазме крови
Nature Communications: Наночастицы с оснасткой находят белки в плазме крови
B&B: Разработан неинвазивный биосенсор для ранней диагностики заболеваний почек
B&B: Разработан неинвазивный биосенсор для ранней диагностики заболеваний почек
EMBO: Открыта связь между генной мутацией и митохондриальными заболеваниями
EMBO: Открыта связь между генной мутацией и митохондриальными заболеваниями
Ученые выяснили, как защитить томаты от надвигающейся жары
Ученые выяснили, как защитить томаты от надвигающейся жары
Energy & Fuels: Отработанное масло пустят в ход — на переработку в биодизель
Energy & Fuels: Отработанное масло пустят в ход — на переработку в биодизель
JACS: Чтобы отследить реакцию убийцы озона на свет, пришлось обогнать молекулы
JACS: Чтобы отследить реакцию убийцы озона на свет, пришлось обогнать молекулы
EUSEM: Половина всех пациентов с сепсисом умирает в течение двух лет
EUSEM: Половина всех пациентов с сепсисом умирает в течение двух лет

Новости компаний, релизы

На старт! Внимание! MITEX!
Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
«Неделя без турникетов» проходит на предприятиях «Вертолетов России»
Школьных учителей приобщат в современной науке