手性等离子体和光子增强 _宇航员

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【手性等离子体和光子增强】

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近年来，人们设计了不同类型的等离子体纳米结构来生成手性近场，从平面到三维，从单体到聚合物，从均相到非均相，从手性到非手性。激发光也由CPL扩展为线偏振光。同样，一些纳米光子结构由于其强电磁响应和低损耗而被提出可以产生手性近场。基于成熟纳米制造技术的手性近场具有优越的便捷性和不对称性增强。这种生成手性近场的方法在手性传感、检测、捕获和其他手性相关应用方面具有很大的前景。
摘要：手性近场具有高度扭曲的电磁场，为手性分子和具有较大尺寸差异的光波长之间的匹配搭建了桥梁。它显著增强了手性分子的圆二色性，在手性传感、检测、捕获等手性相关应用方面具有广阔的前景。表面等离子体具有杰出的光捕获和电磁场聚集能力。等离子体手性纳米结构有助于光操纵产生超手性近场。与此同时，纳米光子结构由于其独特的电磁谐振特性，在获得强手性近场方面引起了人们的极大兴趣。在光与手性材料相互作用过程中，手性近场不仅是光与手性分子之间的桥梁，而且对光性分子的光学活性起着重要作用。本文综述了利用等离子体和光子纳米结构产生或增强手性近场的最新研究进展。综述了手性近场的基本原理以及等离子体和光子纳米结构手性近场的研究进展。研究了增强手性近场在手性分子检测、自旋-轨道角相互作用和手性光力产生等方面的性质和应用。最后，讨论了当前面临的挑战，并对该领域的发展作了简要展望。
1介绍
手性是指物体的对称性。手性物体具有无法通过旋转或平移(即人手)叠加在其镜像上的三维结构。手性相反的物体称为对映体。它们的化学成分相同，具有相同的标量物理性质，即密度、生成焓和振动频率。只有当它们与其他手性物体或场相互作用时，才能观察到它们的差异。手性物体在自然界中无处不在，从亚原子粒子到星系。手性对人类的生命也是必不可少的，因为大多数生物分子，包括氨基酸、核酸和碳水化合物，都只存在于一种手性构型中。因此，对映选择性反应发生在生物体中。沙利度胺是对映体在体内不同作用的一个很好的例子。对于孕妇来说，它是无害的止痛药，但它的对映异构体会导致婴儿畸形。
吸收差即圆二色性(CD)被广泛应用于分子对映异构体与左、右圆偏振光(CPL)的不同相互作用来区分分子的手性态， CPL是一种手性电磁场。然而，手性小分子的CD非常弱，因为左右CPL的吸收截面相差不到千分之一。这是分子大小和光波长不匹配的结果。在小分子尺度上， CPL场仅表现出螺旋螺距的微小变化，并伴有轻微的扭曲，导致弱激发扰动。
两种策略被用于提高CD强度。第一个侧重于CD的分子方面，并设计了具有较大光学不对称性的分子。第二种是使用比常用CPL场更扭曲的激发电磁场。与第一种方法相比，第二种方法不受测量分子的限制，具有更好的通用性。遵循这一策略， Tang和Cohen提出通过缩短相对于自由空间波长的场线重定向距离来增强场的不对称性。他们是2010年第一个提出手性近场以获得具有高度扭曲电磁场的“超手性光”的作者。他们得到了一个手性不对称的光场，比在光学驻波节点处的CPL平面波中发现的光场大得多。受到高度扭曲的“超手性光”的刺激，他们进行了一项实验，并观察到在辨别双苝衍生物的对映体方面， CPL增强了11倍。
局部表面等离子体激元(LSPs)表现出出色的光捕获和电磁场集中能力。因此，手性等离子体纳米结构被认为是在纳米结构附近获得手性近场的一种有效而可靠的方法提出了具有强手性近场的手性等离子体纳米结构的设计原则。
2不同结构的等离子体手性近场
自“超手性场”的概念及其定量描述提出以来，研究人员开发了各种等离子体纳米结构，以获得由于局域电磁场而产生的强近场手性响应。研究表明，纳米结构配置和入射光特性对手性近场有很大影响。

手性等离子体和光子增强

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