Fotonika: veidrodiniai vaizdai | NPP Azijos medžiagos

Fotonika: veidrodiniai vaizdai | NPP Azijos medžiagos

Anonim

Dalykai

  • Optika ir fotonika
  • Jutikliai

Ypač kompaktiškas apskrito poliarizacijos šviesos šaltinis galėtų paruošti kelią nanodalelių detektorių chiralinėms biomolekulėms.

Daugybė biologinių molekulių yra dviejų veidrodinio vaizdo formų, kurių kiekviena gali turėti labai skirtingas savybes, tokias kaip toksiškumas ar reaktyvumas. Todėl paprasti ir kompaktiški įtaisai, skirti pajusti dvi „chiralines“ formas, vadinamus kairiarankiais ar dešiniarankiais, būtų naudingi įvairiose srityse. Tačiau aptikti molekulės chiralumą nėra lengva, todėl reikalinga speciali šviesos forma, vadinama žiedine poliarizuota šviesa. Makoto Kuwata-Gonokami ir bendradarbiai iš Tokijo universiteto Japonijoje 1 dabar sukūrė mikro masto puslaidininkinį įtaisą, kuris gamina tokio tipo šviesą.

Apskritai poliarizuota šviesa demonstruoja tą pačią chiralinę savybę kaip ir molekulės, kurioms ji naudojama aptikti - jos poliarizacija sukasi, kai šviesos pluoštas sklinda dešiniąja arba kaire ranka. Ši savybė daro žiedinę poliarizuotą šviesą naudingą tiriant chiralines molekules, nes ji sąveikauja su kiekviena chiralės rūšimi skirtingai.

Kuwata-Gonokami ir jo bendradarbiai pagamino savo kompaktišką šviesos šaltinį įdėdami mažus kristalinius „kvantinius taškus“ į puslaidininkinę medžiagą. „Mes parodėme, kad naudojant šviesos ir materijos sąveiką galima pasinaudoti dirbtine periodine chiraline struktūra, kad būtų subalansuota dešinės ir kairiosios rankos apskrito komponento amplitudė“, - aiškina Kuwata-Gonokami.

Komanda modeliavo dviejų puslaidininkių įtaisų, turinčių daugybę struktūrų, vadinamų mmmm (žr. Paveikslėlį), paviršių - vieną įtaisą su kairiuoju posūkio, o kitą - su dešiniu. Jie parodė, kad kvantinio taško emisijos poliarizacijos orientacija priklausė nuo matmenų posūkio krypties. Konstrukcijos sukūrė apskrito poliarizacijos šviesą, kurios poliarizacijos laipsnis buvo net 26%. Tačiau skaičiavimai rodo, kad tai galėtų būti dar padidinta iki 91%, jei būtų galima geriau kontroliuoti kvantinio taško padėtį paviršiaus struktūros atžvilgiu.

Image

1 pav. Paviršiaus, su pasikartojančiu chiralinių struktūrų rinkiniu, turinčio įtakos spinduliavimo iš kvantinio taško apskritimo poliarizacijos laipsnio, schematinė schema

Kai prieš naudojant skystųjų kristalų medžiagas buvo sukurti šaltiniai, galintys generuoti tiek kairiojo, tiek dešiniojo apskrito poliarizuotą šviesą, puslaidininkių metodo pranašumas yra tas, kad prietaisai gali būti daug plonesni, todėl gali rasti platesnį pritaikymo spektrą. „Aptikti biomolekulių chirališkumą yra svarbu atliekant medicininius jutimus“, - sako Kuwata-Gonokami. „Mūsų kompaktiškas kieto pagrindo apskrito poliarizacijos skleidėjas gali sukelti tokį įrenginį“.

Autoriai

Šį tyrimo akcentą patvirtino originalaus straipsnio autorius, o visus empirinius duomenis pateikė pats autorius.