照亮分子 L形超材料可以控制光的方向

編譯/高晟鈞

來自賓州州立大學和內布拉斯加大學林肯分校的研究人員團隊利用超材料創造了一種超薄光學元件,可以控制偏振電磁光波的方向。這種新的控制方法不僅使研究人員能夠引導光的掌性(Chirality),還可以透過偏振光與分子的相互作用來識別分子的掌性。

研究人員利用超材料創造了一種超薄光學元件,可以控制偏振電磁光波的方向。圖取自 Phys.org

識別分子的掌性提供了它們如何與其他系統作用的關鍵訊息,例如特定藥物是否有助於治癒患病或受損的組織而不傷害健康細胞。

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掌性是什麼? 它為什麼很重要?

在偏振光發現之後,人們很快認識到某些物質能使偏振光的偏振面發生偏轉,產生旋光現象。物質的旋光性與分子內部的結構有關,這種結構被稱為「對映異構體」,是一種鏡像不相同不能互相重合,卻具有一定構型或構象的分子,也被稱為掌性分子,典型例子有象是DNA、蛋白質、胺基酸等。

生物體內存在著手性環境。作用於生物體內的藥物及農藥,其藥效作用多與它們和體內靶分子間的掌性匹配和手性相關。因此,掌性藥物和農藥的研究就尤為重要。

L型超材料

研究團隊使用了一系列微小的L型天線狀奈米棒創造了一種超材料,配合一種稱為「掠射角沉積」的新興製造技術製作了一種類似於載玻片的矽光學元件。

「當光與物質的相互作用是由超材料介導時,你可以對分子進行成像,並通過檢查手性光如何與分子相互作用來識別材料的掌性。」作者Christos Argyropoulos解釋道。

前文提到,識別分子的掌性對於藥物來說非常重要。藥物可能具有右手或左手掌性,前者的分子結構可以有效治療疾病,但後者卻會對健康細胞有毒。

此外,光學元件還可用於產生右手或左手電磁波,這對於開發和維護經典和量子通訊系統(例如加密 Wi-Fi 和手機服務)是必要的。

資料來源:Phys.org

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