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。

• 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。