Des chercheurs résolvent un mystère de lumière optique vieux de 20 ans


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  • On croyait qu’il était impossible de différencier les énantiomères d’une molécule chirale à l’aide de faisceaux lumineux hélicoïdaux — jusqu’à maintenant grâce à un groupe de chercheurs de l’Université d’Ottawa.

    Pendant près de 20 ans, les chercheurs ont cru qu’il n’était pas possible de différencier les énantiomères d’une molécule chirale à l’aide de faisceaux lumineux hélicoïdaux. Les énantiomères sont des images miroir d’une molécule qui ne peuvent pas être superposées, comme nos mains gauche et droite qui ne peuvent pas apparaître identiques simplement par réorientation. De plus, les molécules aux propriétés symétriques telles que les molécules achirales ne devraient pas montrer de dépendance vis-à-vis de l’hélicité de la lumière.

    C’est pourtant ce qu’a fait un groupe de chercheurs de l’Université d’Ottawa.

    L’équipe, dirigée par le professeur Ravi Bhardwaj et ses étudiants au doctorat Ashish Jain et Jean-Luc Bégin, avec la collaboration des professeurs Thomas Brabec, Ebrahim Karimi de l’Institut Nexus pour la technologie quantique de l’Université d’Ottawa et Paul Corkum, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en photonique attoseconde, ont développé une nouvelle technique chiroptique pour différencier les deux images miroir non superposables d’une molécule chirale. Son efficacité peut même être mise à l’échelle et contrôlée en utilisant des faisceaux lumineux hélicoïdaux polarisés linéairement.

    « Notre compréhension des interactions lumière-matière repose principalement sur la propagation de la lumière polarisée de manière homogène et la dominance des transitions dipôle-actif entre différents états quantiques de la matière », explique Jean-Luc Bégin. « Les effets multipolaires d’ordre supérieur sont souvent ignorés. Nos résultats démontrent leur importance. »

    Leurs principales conclusions comprennent :

    • Une sensibilité chirale améliorée peut être observée directement à l’aide de faisceaux lumineux hélicoïdaux polarisés linéairement sans aucun intermédiaire.

    • L’absorption différentielle de la lumière hélicoïdale asymétrique gauche et droite peut être observée même dans les molécules achirales qui peuvent être mises à l’échelle et contrôlées avec précision.

    • L’absorption de la lumière dépendante de l’hélicité se produit en raison du couplage des moments dipolaires électriques et quadripolaires électriques et peut être ajustée en modifiant la polarisation du laser.

    « La détection d’énantiomères avec une sensibilité accrue est essentielle dans l’industrie pharmaceutique pour éliminer les effets secondaires indésirables d’un médicament », a ajouté Ashish Jain.  » De plus, le contrôle des interactions lumière-matière que nous avons démontré avec la lumière hélicoïdale ouvre potentiellement de nouvelles opportunités dans la spectroscopie, les machines moléculaires pilotées par la lumière, la commutation optique et le sondage ultrarapide des matériaux magnétiques. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université d’Ottawa. Original écrit par Isabelle Mailloux Pulkinghorn. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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