L'activité optique dans les molécules chirales est devenue un sujet brûlant en physique et en optique, représentant la capacité de manipuler l'état polarisé de la lumière. Comprendre comment les molécules font tourner le plan de la lumière polarisée dans le plan a de nombreuses applications, de la chimie analytique à la biologie et à la médecine, là où c'est possible, par exemple, être utilisé pour détecter la quantité de sucre dans une substance. Une nouvelle étude publiée dans EPJ B par Chengping Yin du laboratoire clé provincial du Guangdong d'ingénierie quantique et de matériaux quantiques, Chine du sud, vise à dériver un modèle analytique de l'activité optique dans le phosphore noir sous un champ magnétique externe.

Yin et ses collègues auteurs ont expérimenté le phosphore noir, une forme de phosphore thermodynamiquement stable à température et pression ambiantes, synthétisé pour la première fois en 1914 - en un seul, couche serrée d'atomes ou une monocouche. Les chercheurs ont découvert qu'en plus de la forte activité optique attendue, différence de dichroïsme-transmittance entre la lumière polarisée circulairement gauche et droite et la biréfringence circulaire, ils pourraient régler les phénomènes créés en modifiant le champ magnétique appliqué.

L'équipe est parvenue à ses conclusions en dérivant une méthode analytique pour calculer l'activité optique dans une monocouche de phosphore noir sous un champ magnétique externe. Ils ont ensuite pu obtenir des résultats montrant comment l'activité optique peut être modifiée en modifiant l'angle d'incidence de la lumière incidente et en ajustant l'amplitude du champ magnétique appliqué.

Les résultats discutés dans l'article montrent une activité optique conforme à celle précédemment observée dans les métamatériaux chiraux, un matériau conçu pour avoir une propriété que l'on ne trouve pas dans les matériaux naturels. De plus, ils ont trouvé que la transmittance de co-polarisation augmentait en fonction de la fréquence angulaire. L'équipe explique que la raison en est que la conductivité du phosphore noir monocouche diminue avec l'augmentation de la fréquence angulaire, résultant en une interaction plus faible avec la lumière incidente.

Les chercheurs disent que leurs découvertes pourraient avoir des applications en optique de polarisation, la stéréochimie—l'étude de l'arrangement spatial relatif des atomes qui forment la structure des molécules et leur manipulation—et la biologie moléculaire.