螳螂蝦被稱為“活化石”，起源于恐龍時代。螳螂蝦的復眼擁有數(shù)量眾多、排列有序的小眼，使其能看到光的偏振特性。受此啟發(fā)，江南大學食品科學與技術國家重點實驗室教授胥傳來團隊將手性金納米顆粒組裝排列形成金納米膜，實現(xiàn)了圓偏振光的精準區(qū)分與識別。研究工作3月15日在線發(fā)表于《自然—納米技術》。
偏振光的探測能有效提高細節(jié)的可見性，在遙感探測、環(huán)境監(jiān)測、信息加密傳輸?shù)阮I域具有重要意義。左圓偏振光(LCP)和右圓偏振光(RCP)的區(qū)分是一個重大的科學挑戰(zhàn)。
為此，團隊設計了利用圓偏振光照射手性金納米膜通道驅(qū)動離子傳輸，實現(xiàn)了對偏振光的高靈敏檢測。具體而言，他們制備了手性金納米膜通道，連通電化學裝置兩側(cè)的離子溶液，在金納米膜一側(cè)放置激光器，通過偏振片和1/4波片調(diào)制圓偏振光，監(jiān)測離子電流—時間變化趨勢，建立對入射光偏振度的高靈敏檢測方法，發(fā)現(xiàn)光電流信號與光的偏振特性有明顯關聯(lián)。
團隊優(yōu)化了金納米膜的厚度，制備了3層、5層和10層手性金納米膜，發(fā)現(xiàn)LCP和RCP之間的光電流比值可以達到2.41倍。他們通過建立光電流與光偏振度之間的線性關系，實現(xiàn)了對入射光束偏振度的高靈敏檢測。團隊構建的手性金納米膜檢測圓偏振光，不受光的入射角度影響，在45°到90°的入射光角度范圍內(nèi)，均表現(xiàn)出完全一致的光電流結(jié)果，明顯提升了圓偏振光檢測的準確性。
團隊聯(lián)合美國密歇根大學、以色列魏茨曼研究所等研究人員，對手性金膜區(qū)分圓偏振光的機制進行了深入研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在左旋和右旋圓偏振光照射下，手性金納米膜被激發(fā)的電子數(shù)量存在明顯差異。苯丙氨酸配體在金納米顆粒表面形成有機層，使得光照下的電子衰減被有效抑制，在金納米膜兩側(cè)形成電勢差，從而驅(qū)動離子運輸產(chǎn)生光電流。(記者 李晨)
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