Chiral Induction of Plasmonic Materials by Chiral Light

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18884
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
• Research Institution: Institute for Molecular Science
• Principal Investigator: Okamoto Hiromi 分子科学研究所, メゾスコピック計測研究センター, 教授 (20185482)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): AHN HyoYong 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 新分野創成センター, 特任助教 (70844348)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: キラリティ / プラズモン / 円偏光 / 不斉誘起

Outline of Final Research Achievements

Chirality is a structural property whereby the original and its mirror image cannot be superimposed onto each other. It is deeply correlated with the properties of matter and is an important issue in various fields of science and technology, particularly in generating exclusively left- or right-handed materials.
In this study, we conducted experiments aimed at creating chiral materials using non-chiral plasmonic materials and circularly polarized light. We discovered the generation of characteristic chiral nanostructures under certain optimized conditions, with the handedness of the structures being controlled by the handedness of the illuminated circularly polarized light.
Electromagnetic model simulations revealed that an optical field with a spiral intensity structure was generated in the periphery of the plasmonic material, which may be the origin of the chiral structure creation.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

キラリティは，素粒子から分子・ナノ物質，生命，宇宙に至るあらゆる「物」の階層で，その「物」の性質にしばしば深く関わる。生命体をつくる分子の殆どがキラルで，右手系か左手系のうち，片方の掌性のもののみでできており（ホモキラリティー），その理由は未解明な学術的問題として多くの研究者の興味を引いていると同時に，医学応用においても重要な課題である。本研究は，円偏光と相互作用するプラズモンの特性を用いて，右手系か左手系の片方のみを作り出す新たな手法を開拓しようとする，学術的意義を有するとともに，その発展は材料開発や医療などにも波及しうる社会的意義がある。