「對掌性液晶」突破性研究  有助藥物傳光學感測發展

編譯/高晟鈞

對掌性(Chirality)或稱手性,發源於原始希臘語中的手(χειρ)一詞,我們會發現,當右手照鏡子時,鏡子裡出現的會是左手而非右手,因此手就是最典型的對掌性分子之一。

麻省理工一項研究發現「對掌性液晶」  有助藥物傳光學感測發展。圖/截取自 SciTechDaily

對掌性在生活中隨處可見,從雙手到內臟排列和DNA的雙螺旋結構;手性分子與材料一直是藥物治療、光學設備甚至是超材料的關鍵。一直以來,科學家都假設對掌性材料來自於對掌性結構或是對掌性建模,然而這項假設很可能受到挑戰。

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突破性研究

液晶是一種物質相,體現了液體和固體的特性。這種中間材料像液體一樣流動,並且像固體一樣具有分子結構。液晶被用作構成液晶顯示器的像素的主要元件,因為其分子的對稱排列可以透過電壓均勻地切換,進而共同創建高解析度影像。

近日麻省理工一項研究發現,當液晶緩慢流動時,其通常有序的微觀結構會發生自發性的旋轉與扭曲,形成如同老虎外紋般的特殊條紋。這項發現有可能為設計用於藥物傳輸和光學感測結構化液體開闢新的方法。

「對掌性」液晶

液晶通常分為三種:向列型(nematic)、層列型(smectic)、膽固醇型(cholesteric),在他們的新研究中,研究人員的實驗著重於向列液晶,即一種含有微觀棒狀分子結構的流體。透過特殊的光學和建模技術,研究團隊發現該流體的條紋出乎意料地具有對掌性。

當其處於靜止時,流體的棒狀分子會整齊的排列;快速流動時,分子會呈現紊亂。有趣的地方來了,當流體以較慢的速率流動時,其分子會慢慢地以類似DNA螺旋結構的方式流動,形成對掌性結構。

倘若這種結構真正形成,或許將改變醫藥與光學領域。對掌性結構可以當作螺旋支架來組裝複雜的分子結構;另外,手性液晶也可以用作光學感測器,因為它們的結構轉變會改變它們與光相互作用的方式。

資料來源:ScitechDaily

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