Plan kiralitet
Plan kiralitet , även känd som 2D-kiralitet, är specialfallet av kiralitet för två dimensioner .
Mest fundamentalt är plan kiralitet en matematisk term, som används inom kemi , fysik och relaterade fysikaliska vetenskaper, till exempel inom astronomi , optik och metamaterial . Nya händelser inom de två sistnämnda områdena domineras av mikrovågs- och terahertzapplikationer samt mikro- och nanostrukturerade plana gränssnitt för infrarött och synligt ljus .
I kemi
Denna term används i kemisammanhang , t.ex. för en kiral molekyl som saknar en asymmetrisk kolatom, men som har två icke- koplanära ringar som var och en är dissymmetriska och som inte lätt kan rotera runt den kemiska bindningen som förbinder dem: 2,2'-dimetylbifenyl är kanske det enklaste exemplet på detta fall. Plan kiralitet uppvisas också av molekyler som ( E ) -cyklookten , vissa di- eller polysubstituerade metallocener och vissa monosubstituerade paracyklofaner . Naturen tillhandahåller sällan plana kirala molekyler, kavicularin är ett undantag.
Tilldela konfigurationen av plana kirala molekyler
För att tilldela konfigurationen av en plan kiral molekyl, börja med att välja pilotatomen, som är den högsta prioritet för atomerna som inte är i planet, utan är direkt ansluten till en atom i planet. Tilldela sedan prioritet för de tre intilliggande atomerna i planet, börja med atomen som är fäst vid pilotatomen som prioritet 1, och tilldela i första hand i högsta prioritetsordning om det finns ett val. Ställ sedan pilotatomen framför de tre atomerna i fråga. Om de tre atomerna finns i medurs riktning när de följs i prioritetsordning, tilldelas molekylen som R; när den är moturs är den tilldelad som S.
Inom optik och metamaterial
Kiral diffraktion
Papakostas et al. observerade 2003 att plan kiralitet påverkar polariseringen av ljus som diffrakterats av arrayer av plana kirala mikrostrukturer, där stora polarisationsförändringar med motsatt tecken detekterades i ljus som diffrakterats från plana strukturer med motsatt handenhet.
Cirkulär omvandlingsdikroism
Studien av plana kirala metamaterial har avslöjat att plan kiralitet också är associerad med en optisk effekt i icke-diffraktionsstrukturer: den riktade asymmetriska transmissionen (reflektion och absorption) av cirkulärt polariserade vågor. Plana kirala metamaterial, som också är anisotropa och förlustgivande, uppvisar olika totala transmissionsnivåer (reflektion och absorption) för samma cirkulärt polariserade våg som infaller på fram- och baksidan. Det asymmetriska transmissionsfenomenet uppstår från olika, t.ex. vänster-till-höger, cirkulär polarisationsomvandlingseffektivitet för motsatta utbredningsriktningar av den infallande vågen och därför hänvisas effekten till som cirkulär omvandlingsdikroism. Liksom vridningen av ett plant kiralt mönster verkar omvänd för motsatta observationsriktningar, har plana kirala metamaterial utbytta egenskaper för vänsterhänta och högerhänta cirkulärt polariserade vågor som infaller på deras fram- och baksida. I synnerhet vänsterhänta och högerhänta cirkulärt polariserade vågor upplever motsatt riktningstransmission (reflektion och absorption) asymmetrier.
Extrinsisk plan kiralitet
Achirala komponenter kan bilda ett kiralt arrangemang. I detta fall är kiralitet inte en inneboende egenskap hos komponenterna, utan snarare påtvingad externt av deras relativa positioner och orienteringar. Detta koncept tillämpas vanligtvis på experimentella arrangemang, till exempel ett akiralt (meta)material upplyst av en ljusstråle, där belysningsriktningen gör att hela experimentet skiljer sig från dess spegelbild. Extrinsisk plan kiralitet resulterar från belysning av varje periodiskt strukturerat gränssnitt för lämpliga belysningsriktningar. Utgående från normal incidens till ett periodiskt strukturerat gränssnitt, uppstår yttre plan kiralitet från att luta gränssnittet runt vilken axel som helst som inte sammanfaller med en linje av spegelsymmetri hos gränssnittet. I närvaro av förluster kan extrinsisk plan kiralitet resultera i cirkulär omvandlingsdikroism, som beskrivits ovan.
Kirala speglar
Konventionella speglar vänder på cirkulärt polariserade vågor vid reflektion. Däremot reflekterar en kiral spegel cirkulärt polariserade vågor av en handenhet utan handedness förändring [ tveksamt – , samtidigt som den absorberar cirkulärt polariserade vågor av motsatt handedness. En perfekt kiral spegel uppvisar cirkulär omvandlingsdikroism med idealisk effektivitet. Kirala speglar kan realiseras genom att placera ett plant kiralt metamaterial framför en konventionell spegel. Konceptet har utnyttjats i holografi för att realisera oberoende hologram för vänsterhänta och högerhänta cirkulärt polariserade elektromagnetiska vågor. Aktiva kirala speglar som kan växlas mellan vänster och höger, eller kiral spegel och konventionell spegel, har rapporterats.