Hyper–Rayleigh-spridning
Hyper–Rayleigh-spridning optisk aktivitet ( / ) ˈr eɪ li ( / RAY -lee ), (en form av kirotisk harmonisk spridning är en icke-linjär optisk fysisk effekt varigenom kirala spridare som nanopartiklar eller molekyler) omvandlar ljus (eller annan elektromagnetisk strålning) ) till högre frekvenser via harmoniska genereringsprocesser , på ett sätt att intensiteten hos genererat ljus beror på spridarnas kiralitet. "Hyper–Rayleigh-spridning" är en olinjär optisk motsvarighet till Rayleigh-spridning . " Optisk aktivitet " hänvisar till alla förändringar i ljusegenskaper (som intensitet eller polarisation) som beror på kiralitet .
Historia
Effekten förutspåddes teoretiskt 1979, i en matematisk beskrivning av hyper Raman-spridning av optisk aktivitet. Inom denna teoretiska modell, när ljusets initiala och slutliga frekvenser ställs in på samma värde, beskriver matematiken Hyper Rayleigh-spridningens optiska aktivitet. Teorin var långt före sin tid, och effekten förblev svårfångad i 40 år. Dess författare David L. Andrews kallade den "den omöjliga teorin". Men i januari 2019 rapporterades en experimentell demonstration av Ventsislav K. Valev och hans team. Teamet undersökte hyper Rayleigh-spridningen (vid den andra harmoniska generationens frekvens) från kirala nanohelixar gjorda av silver. Valev och hans team observerade att intensiteten hos hyper Rayleigh-spridningsljuset berodde på riktningen för cirkulärt polariserat ljus och att detta beroende vände med nanohelixarnas kiralitet. Valevs arbete fastställde otvetydigt att effekten är fysiskt möjlig, vilket öppnar vägen för olinjära chiroptiska undersökningar av en mängd olika kirala ljusspridande material; inklusive molekyler, plasmoniska metallnanopartiklar och halvledarnanopartiklar.
Betydelse
Hyper Rayleigh Scattering Optical Activity (HRS OA) är utan tvekan den mest grundläggande olinjära kirala optiska (kiroptiska) effekten; eftersom andra icke-linjära chiroptiska effekter har ytterligare krav, vilket gör dem begreppsmässigt mer involverade, dvs mindre fundamentala. HRS OA är en spridningseffekt och kräver därför inte att frekvensomvandlingsprocessen är koherent; i motsats till andra icke-linjära kirotiska effekter, såsom andra harmoniska generationens cirkulär dikroism eller andra övertonsgenerationens optiska rotation. Dessutom är HRS OA en parametrisk process (optik) : de initiala och slutliga kvantmekaniska tillstånden för den exciterade elektronen är desamma. Eftersom exciteringen fortsätter via virtuella tillstånd finns det ingen begränsning för frekvensen av infallande ljus. Däremot är andra icke-linjära spridningseffekter, såsom tvåfoton cirkulär dikroism och hyper-Raman icke-parametriska - de kräver verkliga energitillstånd som begränsar de frekvenser vid vilka dessa effekter kan observeras.
I molekyler
Strax efter den första demonstrationen av Hyper Rayleigh Scattering Optical Activity i metallnanopartiklar, replikerades effekten i organiska molekyler, speciellt aromatiska oligoamidfoldamers.
Vid den tredje övertonen
Medan den initiala experimentella demonstrationen av hyper-Rayleigh-spridning optisk aktivitet observerades vid den andra övertonen av ljusets belysningsfrekvens, är effekten generell och kan observeras vid högre övertoner. Den första demonstrationen av optisk aktivitet med hyper Rayleigh-spridning vid den tredje övertonen rapporterades av Valevs team 2021, från nanohelices.
Se även
externa länkar
- Ny fysisk effekt demonstrerad av University of Baths forskare efter 40 års sökning, officiellt pressmeddelande från University of Bath .
- Bath University har något att vrida och skrika om efter 40-åriga sökningar av EPSRC .
- "Omöjlig" UEA-fysikteori bevisad i praktiken efter 40 år, officiellt pressmeddelande från University of East Anglia .
- Hyper-Rayleigh spridning , publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Photonics .