【儀表網 研發快訊】近日，中國科學技術大學工程科學學院微納米工程實驗室在國際知名學術期刊《自然·通訊》上發表題為“Multidimensional helical dichroism from a chiral molecular nanoassembly”的論文，采用光子的軌道角動量檢測由手性氨基酸分子組裝而成的手性組裝體，在基頻和熒光維度上分別實現了不對稱因子高達0.53和1.18的強手光信號，證實了光子軌道角動量在手性分子傳感領域的強大潛力。
檢測分子的手性在光學、生物醫學和材料科學等領域均有重要意義。如何用較少的手性分子得到強手光信號是手性光譜學追求的目標。然而，傳統的圓二色譜法利用光子自旋角動量，即使檢測大量手性分子得到的手光信號仍然很弱。該工作首先把手性分子的手性特征從分子尺度轉移到微米尺度來保證與渦旋光的尺度匹配，再基于渦旋光與單個手性組裝體之間的相互作用，得到了強手光信號。
通過電磁仿真和實驗驗證，該工作在基頻和熒光譜域均獲得了手光螺旋二色性(HD, helical dichroism)信號，并利用多級展開分析了強HD信號產生的原因，證實了電磁場響應中電四極子的貢獻在其中占主要部分。除此之外，該工作還研究了在波長域、偏振域和動量空間中的手光信號，豐富了光子軌道角動量用于檢測手光信號的維度。
該工作證實了光子軌道角動量在手性分子傳感領域的潛力，為痕量手性分子檢測方法和手性光與物質相互作用研究提供了新的見解。中國科學技術大學工程科學學院博士生晉玉生為論文第一作者，倪勁成特任教授、吳東教授和新加坡國立大學Cheng-Wei Qiu教授為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金、科技部重點研發計劃、中國科學院人才計劃等多個項目的支持。
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