JPhysD编辑优选:螺旋结构的芴衍生物聚合物对涡旋光的吸收特性
文章介绍
Junhui Liu(刘军辉) and Mingju Huang(黄明举)
通讯作者:
- 刘军辉,河南大学物理与电子学院/河南省新能源材料与器件国际联合实验室
研究背景:
光通常有两种角动量,一种是光子自旋角动量(SAM),另外一种是轨道角动量(OAM),即相位面的旋转。涡旋光是具有螺旋波前的光束,因具有优越的特性,自从1992年被Allen提出,已经被广泛的研究。涡旋光束有一个相位奇点,具有中空的强度分布,等相位面是螺旋的,每个光子有轨道角动量lħ。
关于涡旋光的基础和应用研究,科学家已经做了大量的工作。Andrews等证实当分子与涡旋光相互作用时,轨道角动量的交换仅仅发生在光与质心之间。Raymer等实验观察到光的自旋和轨道角动量的相互作用。Prasad团队提出通过使圆偏振光具有轨道角动量,可以增强与螺旋等离子截面相互作用的光谱可调性和强度;理论研究显示轨道角动量向介质的转移可以空前的放大其圆二色性;Dholakia的研究显示手性材料与涡旋光有很强的相互作用,可以用来做光镊。
研究内容:
合成了具有长π桥的芴基长链衍生物,通过退火,变成了螺旋状材料,通过相位片,把平面波变成涡旋光,研究了涡旋光与螺旋材料的相互作用。
实验和理论方法:
理论上通过研究一个粒子或者分子受OAM作用的哈密顿量的表达式得出,在电偶极近似的情况下,内部运动不参与SAM和OAM的能量交换。在四级相互作用中,具有OAM从光到粒子内部运动的通道,三个子系统都有可能与光交换OAM。
在实验上,合成了具有长链的芴衍生物,通过120度退火,具有螺旋状结构。通过紫外可见近红外吸收谱,研究了其对光的吸收特性。通过CD谱,研究其圆二色性。
通过相位片,把平面光变为涡旋光,光束中空结构和干涉的叉形结构证明了涡旋光的形成。当所产生的涡旋光分别通过退火前和退火后的样品,研究了其透过率。
取得的成果及成果的重要性:
吸收光谱显示,在激发波长区域,样品的没有吸收。CD谱显示样品在退火之后,在长波长区,圆二色性变得较强,说明材料的螺旋性取向。当涡旋光通过退火前的样品时,左旋和右旋表现出了相同的透过率,而当涡旋光通过退火后的样品时,表现出了有差别的透过率。结合前面的理论研究,得出这些吸收非对称性来源于四极矩的作用。
期刊介绍
- 2022年影响因子:3.4 Citescore: 5.9
- Journal of Physics D: Applied Physics(JPhysD,《物理学报D:应用物理》)发表应用物理各领域的前沿研究和综述,具体包括:应用磁学和磁性材料、半导体和光子学、低温等离子体和等离子表面相互作用、凝聚态物理、表面科学和纳米结构、生物物理以及能源等六个领域。文章类型包括原创性论文、研究路线图、通讯以及每年针对热点研究的专题综述和特刊。