中國科大開發(fā)多維螺旋二色性譜檢測新技術(shù)

2026-02-27 09:17:38中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)閱讀量：6750      我要評(píng)論

　　近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院微納米工程實(shí)驗(yàn)室在國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上發(fā)表題為“Multidimensional helical dichroism from a chiral molecular nanoassembly”的論文，采用光子的軌道角動(dòng)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(shí)現(xiàn)了不對(duì)稱因子高達(dá)0.53和1.18的強(qiáng)手光信號(hào)，證實(shí)了光子軌道角動(dòng)量在手性分子傳感領(lǐng)域的強(qiáng)大潛力。

　　檢測分子的手性在光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域均有重要意義。如何用較少的手性分子得到強(qiáng)手光信號(hào)是手性光譜學(xué)追求的目標(biāo)。然而，傳統(tǒng)的圓二色譜法利用光子自旋角動(dòng)量，即使檢測大量手性分子得到的手光信號(hào)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(zhuǎn)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(gè)手性組裝體之間的相互作用，得到了強(qiáng)手光信號(hào)。

　　通過電磁仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(hào)，并利用多級(jí)展開分析了強(qiáng)HD信號(hào)產(chǎn)生的原因，證實(shí)了電磁場響應(yīng)中電四極子的貢獻(xiàn)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(dòng)量空間中的手光信號(hào)，豐富了光子軌道角動(dòng)量用于檢測手光信號(hào)的維度。

　　該工作證實(shí)了光子軌道角動(dòng)量在手性分子傳感領(lǐng)域的潛力，為痕量手性分子檢測方法和手性光與物質(zhì)相互作用研究提供了新的見解。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)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(xué)Cheng-Wei Qiu教授為通訊作者。本研究得到了國家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院人才計(jì)劃等多個(gè)項(xiàng)目的支持。

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