Проливая свет на молекулы: L-образные метаматериалы могут контролировать направление света

Важные новости

Сияние свет на молекулах: метаматериалы L-образной формы могут контролировать направление света» /></p>
<p> Исследователи изготовили оптический элемент, в котором используется лес крошечных, похожих на антенны наностержней, которые вместе создают метаматериал, способный контролировать вращение молекул. свет. Наностержни метаматериала на наноуровне кажутся похожими на букву «L». Фото: Христос Аргиопулос </p>
<p>Поляризованные световые волны вращаются по часовой стрелке или против часовой стрелки, при этом одно направление ведет себя иначе, чем другое, при взаимодействии с молекулами. Эта направленность, называемая хиральностью или направленностью, могла бы обеспечить способ идентифицировать и сортировать определенные молекулы для использования в биомедицинских приложениях, но исследователи имели ограниченный контроль над направлением волн — до сих пор.</p>
<p>Используя метаматериалы, Команда исследователей-электротехников из штата Пенсильвания и Университета Небраски-Линкольна (UNL) создала ультратонкий оптический элемент, который может контролировать направление поляризованных электромагнитных световых волн. Этот новый контроль позволяет исследователям не только управлять хиральностью света, но и определять хиральность молекул, определяя, как поляризованный свет взаимодействует с ними.</p>
<p>Идентификация хиральности молекул может дать важную информацию о том, как они будут взаимодействовать с другими системами, например, помогут ли конкретные лекарства исцелить больные или поврежденные ткани, не нанося вреда здоровым клеткам. Исследователи опубликовали свои выводы в журнале <i>Nature Communications</i>.</p>
<p>Хиральность относится к зеркальным отражениям, например, когда левая и правая руки соединяются в рукопожатии, объяснил Кристос Аргиропулос, доцент кафедры электротехники в Пенсильванском университете и соавтор статьи. В физике, помимо прочего, хиральность влияет на направление вращения световых волн.</p>
<p>Аргиропулос и его коллеги изготовили оптический элемент, похожий на предметное стекло, в котором используется лес крошечных антенноподобных наностержней, которые вместе создают метаматериал – или материал, обладающий особыми свойствами, обычно не встречающимися в природе – способными контролировать вращение. света. Наностержни метаматериала, если смотреть на них на наноуровне, имеют форму буквы «L».</p>
<p>«Когда взаимодействие света и материи опосредовано метаматериалами, вы можете визуализировать молекулу и определить ее хиральность, проверив как с ним взаимодействует киральный свет», — рассказал Аргиропулос.</p>
<p>Исследователи из UNL использовали новый подход к изготовлению, называемый осаждением под скользящим углом, для изготовления оптического элемента из кремния.</p>
<p>«Кремний существенно не рассеивает падающий свет, что было проблематично с металлом, который мы использовали в предыдущих попытках создать этот элемент», — сказал Уфук Килич, профессор-исследователь UNL и соавтор статьи. «А кремний позволил нам регулировать форму и длину наностолбов на платформе, что, в свою очередь, позволяет нам изменить способ управления светом».</p>
<p>Аргиропулос объяснил, что идентификация хиральности молекул может иметь широкомасштабное влияние в биомедицине, особенно в фармацевтических препаратах, которые иногда имеют право- или левостороннюю хиральность. Хотя правосторонняя молекулярная структура может быть эффективной при лечении заболеваний, та же самая молекула с левосторонней структурой может быть токсичной для здоровых клеток.</p>
<p>Аргиропулос упомянул классический пример талидомида, препарата с хиральной структурой. структура, которую прописывали женщинам для лечения утренней тошноты в период с 1957 по 1962 год. Правосторонняя молекула могла облегчить тошноту, но была очень токсична для развивающегося плода и вызывала врожденные дефекты у тысяч детей во всем мире.</p>
<p>Оптический элемент, по словам Аргиропулоса, может быстро отображать молекулярную структуру фармацевтических препаратов, что позволяет ученым лучше понимать нюансы поведения лекарств.</p>
<p>Кроме того, оптический элемент можно использовать для создания правшей или левшей электромагнитные волны, сказал Аргиропулос, которые необходимы для разработки и обслуживания классических и квантовых систем связи, таких как зашифрованный Wi-Fi и услуги сотовой связи.</p>
<p>«Раньше для систем оптической связи требовались большие, громоздкие устройства, которые работали только на одной частоте», — сказал Аргиропулос. «Этот новый оптический элемент легкий и легко настраивается на несколько частот».</p>
<p><strong>Дополнительная информация:</strong> Уфук Килич и др., Управление широкополосной повышенной киральностью света с помощью L-образные диэлектрические метаматериалы, <i>Nature Communications</i> (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48051-4 </p>
<p><strong>Информация журнала:</strong> Nature Communications </p>
<p> Предоставлено Университетом штата Пенсильвания </p>
</div></div><div class=

Новости сегодня

Последние новости