doi.org/10.1002/adom.202400699When手性(1)金纳米粒子(2)用近红外(3)飞秒脉冲(4)照射，观察到可见光发射。在这项研究中，这种发光被发现对左手或右手圆偏振光(5)产生高选择性，这取决于纳米颗粒的手性，不对称因子(6)约为0.7。这一发现表明，圆偏振光的各种应用有可能提升到实际水平。

　　摘要

　　研究小组由首尔国立大学分子科学研究所的项目助理教授AHN Hyo-Yong博士、Khai Quang LE博士、Tetsuya NARUSHIMA博士、研究助理教授Junsuke YAMANISHI博士和Hiromi OKAMOTO教授以及Ryeong Myeong KIM博士和Ki Tae NAM教授领导，发现手性金纳米粒子在近红外飞秒脉冲照射下产生的可见发光取决于纳米粒子的手性，并对左旋或右旋圆偏振光产生高选择性。虽然大多数手性材料的圆极化发光的不对称因子通常为0.01或更低，但这些手性金纳米粒子的发射表现出约0.7的高不对称因子。

　　该研究结果发表在了2024年5月30日的《先进光学材料》杂志上。

　　背景

　　手性是指材料的一种性质，即它们的结构不能与自身的镜像重叠。光也具有圆偏振形式的手性结构，它可以是左手或右手的。圆偏振光在手性物质痕量分析、防伪、量子信息、屏幕或显示器等领域具有潜在的应用前景。

　　关于圆偏振光有效产生方法的研究论文已经发表了许多。其中一种方法是通过受光激发的材料的发光产生圆偏振，其中激发光和发射光的波长不同。虽然许多研究已经开发出使用这种方法产生圆偏振的材料，但在大多数情况下，它们只提供很小的不对称因素(如下所述)。也就是说，它们产生混合的左旋和右旋圆偏振光，它们之间只有轻微的强度差异。

　　不对称因素是圆偏振偏向左或右的程度的一个指标。它是通过计算左圆和右圆偏振强度之差除以它们的平均值来确定的。纯圆偏振的不对称系数(g值)为±2，而线性或非偏振光的g值为0。传统的圆偏振光材料的不对称系数大多在0.01量级或更小，因此难以可靠地识别产生的圆偏振光。

　　成就

　　研究小组专注于手性金纳米粒子在近红外飞秒脉冲照射下产生的可见发光。虽然入射光是非手性和线偏振光，但发现发射光对左旋或右旋圆偏振具有高度选择性。不对称系数约为0.7，表明与以往研究中使用的许多其他圆极化发光材料相比，圆极化程度明显更高(不对称系数通常为0.01或更小)。此外，理论计算和分析揭示了这种高选择性的机理。

　　视角

　　该研究表明，手性结构金属纳米颗粒是产生圆偏振光的有用材料，偏左或右偏振光。了解这一机制也为更有效地产生圆偏振提供了指导。这项工作为开发材料和设备铺平了道路，这些材料和设备可以有效地产生各种波长的圆偏振，并应用于使用圆偏振光的防伪和量子信息。

　　技术术语

　　(1)手性，手性:当物质或物理现象的结构与其镜像不重叠时，该结构或现象具有手性。物质或现象不能与其镜像叠加的性质称为手性。例如，右手和左手是彼此的镜像副本，但这些结构不是重叠的。因此，右手和左手都是手性结构。

　　(2)纳米颗粒:纳米尺度的小颗粒。光梯度力可以作用于光的波长的一半以下的纳米粒子。

　　(3)近红外区域:波长比可见光稍长(约0.75μm ~ 2μm)的光。

　　(4)飞秒脉冲光:由特殊激光器发出的持续时间极短的光，约为万亿分之一秒。这里使用的光源产生脉冲的速率约为每秒8000万次。

　　(5)圆偏振光:当光的电场和磁场在垂直于传播方向的平面上作圆周旋转时，光称为圆偏振光。有两个旋转方向，顺时针和逆时针，分别称为右圆偏振和左圆偏振。由于与左右圆偏振光相关的电场和磁场是相互互为镜像的螺旋结构，因此圆偏振光具有手性。

　　(6)不对称系数:圆偏振偏左或偏右的数值指标(左或右圆偏振的纯度)，定义为g=2(IL-IR)/(IL+IR)。这里，IL和IR分别是左旋和右旋圆偏振分量的强度。纯左手圆偏振的g=2，纯右手圆偏振的g=-2，线性或非偏振光的g=0。

　　论文资料

　　作者:安孝勇，李启琦，德岛哲也，山西俊介，金灵明，南基太，冈本博美

　　期刊名称:Advanced Optical Materials

　　期刊标题:“利用等离子体螺旋状纳米粒子进行高手性发光”

　　DOI: 10.1002 / adom.202400699

　　研究小组

　　分子科学研究所

　　首尔大学

　　金融支持

　　这项工作得到了jpsps和MEXT的科学研究资助(JP21H04641, JP21K18884, JP16H06505和JP22H05135)的部分支持。

　　联系人

　　Hiromi OKAMOTO

　　分子科学研究所介观科学中心教授/ SOKENDAI高等研究生院教授

　　电邮:aho_at_ims.ac.jp(请将“_at_”改为“@”)

　　Hyo-Yong安

　　国家自然科学研究院创新科学研究中心项目助理教授;分子科学研究所介观科学中心