分子研,円偏光でナノ構造の向きを観測

分子科学研究所(分子研)は,キラルな金ナノ構造体に円偏光を照射し,その近くを動かした探針に働くキラル光学効果による光の力を検出することで,ナノスケールでの物質構造の左向き,右向きを観測することに成功した(ニュースリリース)。

キラルとは物質の構造が,その鏡写しにした構造と同じにならない性質を表す。左手と右手は鏡写しの関係で,重ならない構造(同じにならない)なのでキラル。キラルな物には,右手系と左手系の区別が生じる。

生命を構成する多くの物質はキラルで,右手系か左手系のいずれかしか天然に存在しないことがしばしばある。また,新しい機能を持つ物質でも,そのキラルの性質が重要な役割を担うことがある。

こういったキラルな物質の特徴の一つとして,右回りの円偏光と左回りの円偏光に対して異なる応答を示すこと(キラル光学効果)が知られている。一方で,これまでキラルな物質の近くで生じるナノスケールでのキラル光学効果の観測は実現されていなかった。

研究グループは,光が照射された物体にかかる微小な光の力を検出する光誘起力顕微鏡(OF-PiFM)によって,ナノスケールのキラル光学効果を観測した。OF-PiFMを用いれば,ナノスケールでのキラル光学効果を観測できると理論的には考えられていたが,実際に観測された例はなかった。

研究グループは,OF-PiFMによって,右回り及び左回りの円偏光を照射されたキラルな金ナノ構造体近くで,力検出用探針に誘起される力を検出することで,ナノスケールでのキラル光学効果を観測することに成功した。

研究グループは,この方法の有効性を確認する試料として,金でできた卍型のナノ構造体を用いた。この試料のOF-PiFMによる顕微イメージングの結果,右回り円偏光を照射した場合と左回り円偏光を照射した場合で,異なる像が得られることを示した。

この結果は,ナノスケールで物体が局所的に右手系か左手系かを,円偏光を使ったOF-PiFMで区別して観察できることを明らかにするもの。

この結果において,ナノスケールでのキラル光学効果が観測できることが示され,様々なナノスケールの単一物質のキラル構造解析の可能性が示された。研究グループは,今後は,生体分子などを対象に単一分子の構造解析への応用展開が期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 筑波大など、キラル高分子球体で「土星の輪」状レーザー発振を実証

    筑波大学、東京大学、東京科学大学、および科学技術振興機構(JST)の研究グループは、渦状の分子配向を持つキラル(鏡像を重ね合わせることができない構造)なπ共役高分子マイクロ球体において、土星の輪のような円環状のレーザー発…

    2026.06.19
  • 千葉大など、THz波でキラリティの空間分布を直接観測

    千葉大学、東北大学、物質・材料研究機構は、銀の微細な円盤を重ね合わせた「モアレ型メタ表面」という人工構造体を使用し、これまで計測不可能だった物質が持つ「右ねじれ」と「左ねじれ」(キラリティ)の空間分布を、テラヘルツ波によ…

    2026.06.12
  • 大阪工大など、アキラル分子から円偏光アップコンバージョンを実現

    大阪工業大学、台湾・国立陽明交通大学、鹿児島大学、東京科学大学の研究グループは、キラルシリカに分子を閉じ込めることで、円偏光を容易に発生させることに成功した。さらに、複数の低エネルギー光を組み合わせて高エネルギー光へ変換…

    2026.06.04
  • エドモンド、レーザー用EDOFメタレンズを供給開始

    エドモンド・オプティクスは、レーザーシステム向けの焦点深度拡張(EDOF)メタレンズの在庫販売を開始した(製品ページ)。これまで高度なメタオプティクスは、その専門性の高さからカスタム開発による対応が一般的であり、導入には…

    2026.05.29
  • 阪大など、メタサーフェスの直接結合で超小型・高効率な円偏光LEDを実現へ

    大阪大学とアルバックは、窒化インジウムガリウム(InGaN)発光ダイオード(LED)に周期的なナノ構造「メタサーフェス」を直接結合することで、高効率かつ超小型の円偏光デバイスが実現可能であることを明らかにした(ニュースリ…

    2026.03.26

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア