Хиралността е свойство на обект или молекула, което описва дали нещо е "лявоориентирато" или "дясноориентирато" по форма. Хиралността е важна, защото в химията и биологията две огледални форми на една и съща молекула могат да се държат много различно.
Подобно на десните и левите винтове, които се затягат като се въртят в различни посоки, хиралните частици реагират различно, когато са изложени на кръгово поляризирана светлина.
В ново проучване, изследователи от Япония и Република Корея демонстрират, че еванесцентното поле на оптичните нановлакна може селективно да транспортира наночастици въз основа на тяхната хиралност.
Еванесцентно поле (или вълна) е осцилиращо електрическо/магнитно поле, което се образува на границата на два материала с различни коефициенти на пречупване, обикновено по време на пълно вътрешно отражение. За разлика от стандартните светлинни вълни, тези полета не се разпространяват, а по-скоро затихват експоненциално с разстоянието от границата между двата материала, обикновено се простирайки само до няколко дължини на вълната.
Светлината може да избутва малки обекти, предавайки им импулс, създавайки много малка сила. Когато светлината е кръгово поляризирана, тази сила зависи от хиралността на частицата, тласкайки лявата и дясната частица по различен начин.
Но с намаляването на размера на частиците, взаимодействието им със светлината отслабва. В същото време произволното движение се засилва, често надвишавайки способността на светлината да ги движи.
Чрез изпращане на кръгово поляризирана светлина през тези влакна, изследователите откриват, че левите и десните частици се движат с различна скорост.
Още по-впечатляващо е, че когато изпращат светлина в противоположни посоки през ултратънкото влакно, те успяват да неутрализират нехиралните сили. Това означава, че частиците се движат изцяло според посоката си на движение, напред или назад по влакното.
"Докато кръгово поляризираната светлина е била използвана за разделяне на микрочастици (чийто размер е приблизително колкото ширината на човешки косъм), прилагането на същия подход към наночастици, които са 1000 пъти по-малки, не е било успешно. Като се има предвид, че крайната цел е да се достигне размерът на молекула (около 1–10 nm), това ограничение е сериозен проблем", заявяват от екита на професор Марк Садгроув (Mark Sadgrove) от Токийския университет на науките.
За да решат проблема със слабите сили върху много малки частици, изследователите са използвали плътно ограничена светлина. Те са направили това с ултратънко оптично влакно, където светлината е концентрирана близо до повърхността на влакното в зона, наречена еванесцентно поле. Тази настройка създава по-силен, по-фокусиран тласък от обикновените светлинни лъчи.
Изображението илюстрира наночастици, движещи се по оптично нановлакно под въздействието на кръгово поляризирана светлина. Хиралните нанокубчета в близост до влакното изпитват сила, която зависи както от посоката им на движение, така и от поляризацията на светлината. Кредит: Nat Commun 17, 3463 (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-71585-8
Чрез изпращане на кръгово поляризирана светлина (светлина, която се усуква като тирбушон) през влакното, те откриват, че левите и десните частици усещат различни сили.
Екипът тества това, използвайки малки метални нанокубчета с усукани повърхности, което им придава ясна "хиралност". Когато бъдат поставени близо до влакното, частиците се движат по него под въздействието на еванесцентното поле. Скоростта и посоката им зависят както от посоката им на движение, така и от посоката на усукване на светлината.
Чрез превключване на посоката на усукване на светлината между посока на часовниковата стрелка и обратно на часовниковата стрелка, изследователите успяват да обърнат реакцията на частиците, променяйки посоката им на движение. Това им позволи да разделят частиците по хиралност, използвайки само светлина.
"Когато д-р Георгий Ткаченко ми показа първите резултати, бях изумен", разказва проф. Садгроув. "Никога не съм си мислил, че ефектът ще бъде достатъчно силен, за да се види толкова ясно в данните. Това наистина показва силата на използването на ултратънки оптични влакна за този вид работа."
Демонстрирайки, че светлината може избирателно да премества хирални наночастици, изследването предлага по-прост и по-ефективен начин за контрол на хиралността в много малки мащаби. В бъдеще изследователите се надяват да разширят този метод до частици от 10 до 100 пъти по-малки, чак до размера на отделните молекули.
Ако се окаже успешно, това би могло да отвори нови възможности за изучаване на хиралността в биологията и за проектиране на по-добри лекарства, тъй като хиралността на молекулата, често определя как тя взаимодейства с организма.
Справка: Tkachenko, G., Suda, A., Ahn, HY. et al. Chirality-selective optical transport of nanoparticles in the evanescent field of a nanofibre. Nat Commun 17, 3463 (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-71585-8
Източник: New study shows light can move particles by chirality, Tech Explorist®
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Niko Kolev
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука
dolivo
10-годишно момиче открива рядък мексикански аксолотъл. Какво знаем за тези животни
dolivo
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване
Цветан Радев
Хората с тъмни черти на характера са естествено склонни към лидерски роли, установява ново проучване