All-Optical Chirality-Sensitive SortingviaReversible Lateral Forces in Interference Fields

手性(物理) 极化(电化学) 光学镊子 物理 可见的 位于 光学 分子物理学 化学物理 化学 量子力学 计算机科学 手征对称破缺 Nambu–Jona Lasinio模型 物理化学 人工智能 夸克
作者
Tianhang Zhang,M. R. C. Mahdy,Yongmin Liu,Jinghua Teng,Chwee Teck Lim,Zheng Wang,Cheng‐Wei Qiu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:11 (4): 4292-4300 被引量:127
标识
DOI:10.1021/acsnano.7b01428
摘要

Separating substances by their chirality faces great challenges as well as opportunities in chemistry and biology. In this study, we propose an all-optical solution for passive sorting of chiral objects using chirality-dependent lateral optical forces induced by judiciously interfered fields. First, we investigate the optical forces when the chiral objects are situated in the interference field formed by two plane waves with arbitrary polarization states. When the plane waves are either linearly or circularly polarized, nonzero lateral forces are found at the particle's trapping positions, making such sideways motions observable. Although the lateral forces have different magnitudes on particles with different chirality, their directions are the same for opposite handedness particles, rendering it difficult to separate the chiral particles. We further solve the sorting problem by investigating more complicated polarization states. Finally, we achieve the chiral-selective separation by illuminating only one beam toward the chiral substance situated at an interface between two media, taking advantage of the native interference between the incident and reflective beams at the interface. Our study provides a robust and insightful approach to sort chiral substances and biomolecules with plausible optical setups.

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