用於實現納米尺度探測的扭轉激光束

上圖所示一個扭轉的激光光束擊中一個U形金納米光柵，從而會進一步在右手或左手方向扭轉光束。這使該光束在許多方向上進一步分散成組成原本激光光束的多種波長的光。

利用扭轉的激光光束研究人員實現了一個靈敏很高的測定分子結構的新方法，並且激光光束如果瞄準微小的金納米光柵，其中的波長可以被分離出來。

這項技術可能被用來探測結構及其在醫藥、農藥分子的純度以及食品等其他重要的產品特性，且比現有方法更容易和更便宜。

由巴斯大學的物理學家和劍橋大學和倫敦大學學院的同事合作開發的這項技術依賴於一個特殊的事實：許多生物和藥物分子可以是「左手」結構或「右手」結構的。

儘管這種分子是由完全相同的元素構成的，但它們可以被排列成彼此的鏡像，而這種結構有時會極大地改變它們的性質。

在上世紀60年代，臭名昭著的晨吐藥物沙利度胺會引起嬰兒出生之前的缺陷和死亡。調查顯示，這種藥物具有兩個鏡像結構，以右旋形式存在的藥物是有效的作為一個治療晨吐的藥物，但左旋形式的結構是有害胎兒的。這就是為什麼測試要「手性」結構的重要性，一個分子對於許多有價值的產品是必不可少的。

來自光子與光子材料中心的研究團隊，與巴斯大學納米科技和納米技術中心的研究人員，使用一種特殊的白光激光器，這種激光器由內部建立並通過幾個光學元件實現了激光束的扭轉。扭曲的激光束髮射到U形金納米光柵作為光模板，並且會進一步扭轉光束到右手或左手的方向。這使該光束在許多方向和進一步分裂成其組成的整個光譜波長的光。

通過仔細測量偏轉的光，科學家們可以探測到光譜中微小的強度差異，從而告訴他們激光束與光柵相互作用的手性。

發表在《先進光學材料（Advanced Optical Materials）》雜誌上的相關研究已經對於這項技術進行了一種原理性的證明。

Christian Kuppe，他是負責這項實驗的博士生，他說：「目前手性感測分子濃度要求高，因為你需要在激光束與目標分子相互作用過程中尋找微小的差異」。

「通過使用我們的金納米光柵，我們的目標是使用少得多的分子來對它們的手性特徵進行非常靈敏的測試。下一步將繼續用一系列著名的手性分子來測試這項技術。」

「我們希望這將成為一種有價值的方法，對包括藥品和其他高價值化學品在內的所有產品進行真正重要的測試。」

Ventsislav Valev博士，他負責監督這項研究工作，他說：「關於大量的小型化和尺寸很小的納米尺寸的科學研究工作，研究人員都感到興奮。然而，在人們匆忙地去儘可能研究更小微粒的時候，其它的一些研究機會被忽略了。使用手性納米光柵就是其中的一個很好的例子。」

來源：https://phys.org/news/2018-04-laser-chance-probe-nano-scale.html

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