当手性(1)金纳米粒子(2)受到近红外(3)飞秒脉冲(4)照射时，可以观察到可见光发射。本研究发现，这种光对左旋或右旋圆偏振(5)光具有高选择性，具体取决于纳米粒子的手性，不对称因子(6)约为 0.7。这一发现表明，使用圆偏振光的各种应用有可能提升到实用水平。
摘要
由分子科学研究所的项目助理教授 Hyo-Yong AHN 博士、Khai Quang LE 博士、Tetsuya NARUSHIMA 博士、研究助理教授 Junsuke YAMANISHI 博士和 Hiromi OKAMOTO 教授博士以及首尔国立大学的 Ryeong Myeong KIM 博士和 Ki Tae NAM 教授博士领导的研究小组发现，近红外飞秒脉冲照射手性金纳米粒子引起的可见光取决于纳米粒子的手性，并对左旋或右旋圆偏振光具有高选择性。虽然大多数手性材料中发光圆偏振的不对称因子通常在 0.01 或更低的数量级，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。
该项研究于2024年5月30日发表在《先进光学材料》上。
背景
手性是指材料的结构不能与其镜像重合的特性。光也具有圆偏振形式的手性结构，可以是左旋的，也可以是右旋的。圆偏振光在手性物质的痕量分析、防伪、量子信息、屏幕或显示器等领域具有潜在的未来应用。
已经发表了许多关于高效产生圆偏振光方法的研究论文。其中一种方法是通过光激发材料发光产生圆偏振，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子(如下所述)。也就是说，它们产生混合的左旋和右旋圆偏振光，它们之间的强度差异很小。
不对称因子是指示圆偏振偏向左手或右手的程度的指标。它通过计算左圆偏振和右圆偏振强度之差除以其平均值来确定。纯圆偏振的不对称因子(g 值)为 ±2，线性或非偏振光的 g 值为 0。大多数传统的圆偏振发光材料的不对称因子在 0.01 或更小的量级，因此很难可靠地识别产生的圆偏振光。
成就
研究小组重点研究了手性金纳米粒子在近红外飞秒脉冲照射下产生的可见光。尽管入射光是非手性的线性偏振光，但发现发射光对左旋或右旋圆偏振具有高度选择性。不对称因子约为 0.7，表明与之前研究中使用的许多其他圆偏振发光材料相比，圆偏振度明显更高(不对称因子通常在 0.01 或更小的量级)。此外，理论计算和分析揭示了这种高选择性的机制。
观点
这项研究表明，手性结构金属纳米粒子是产生偏向左旋或右旋的圆偏振光的有用材料。了解这一机制也为更有效地产生圆偏振提供了指导。这项工作为开发能够有效产生各种波长圆偏振的材料和设备以及利用圆偏振光进行防伪和量子信息应用铺平了道路。