キラルな光を用いたレーザー誘起核形成による結晶キラリティ制御

本研究では、円偏光を用いたレーザー誘起結晶化技術を用いて水溶液からキラル結晶化する物質の結晶キラリティ制御実現することを目的として、(1)塩素酸ナトリウム(NaClO3)水溶液への集光した可視集偏光レーザー照射によるキラル結晶化誘起(2)結晶化過程の偏光顕微鏡及びラマン光同時その場観察(3)結晶鏡像体異性過剰率を評価を行い、以下の知見を得た。1,気/NaClO3水溶液界面で銀ナノ粒子を、可視円偏光(波長532nm)を用いて光学捕捉することにより、銀ナノ粒子のない場合よりも効率的に集光点から核形成を誘起できることを示し、従来よりも精密な核形成の時空間制御が可能であることを示した。2,その場観察の結果、Agナノ粒子の表面プラズモンにより増強されたラマン散乱(SERS)光を放つ粒子の光学捕捉と同時に結晶化が誘起されることが分かった。Agナノ粒子の表面プラズモンによるによるなんらかの現象が結晶の核形成を著しく促進することが示唆された。3,上記手法により得られる両鏡像体の晶出回数におよそ25％の結晶鏡像体過剰率が見られることを明らかにした。キラル分子の不斉光合成でみられる鏡像体過剰率(一般的に0.5～2％程度)と比較して、本研究で得られる結晶鏡像体過剰率は著しく大きいことが分かった。本研究の成果は、光による物質キラリティ制御のボトルネックである、キラルな光-物質相互作用の左右非対称性の矮小さを表面プラズモン増強光場の活用により克服できる可能性を示すものである。

本研究では、円偏光を用いたレーザー誘起結晶化技術を用いて水溶液からキラル結晶化する物質の結晶キラリティ制御実現することを目的として、(1)塩素酸ナトリウム(NaClO3)水溶液への集光した可視集偏光レーザー照射によるキラル結晶化誘起(2)結晶化過程の偏光顕微鏡及びラマン光同時その場観察(3)結晶鏡像体異性過剰率を評価を行い、以下の知見を得た。1,気/NaClO3水溶液界面で銀ナノ粒子を、可視円偏光(波長532nm)を用いて光学捕捉することにより、銀ナノ粒子のない場合よりも効率的に集光点から核形成を誘起できることを示し、従来よりも精密な核形成の時空間制御が可能であることを示した。2,その場観察の結果、Agナノ粒子の表面プラズモンにより増強されたラマン散乱(SERS)光を放つ粒子の光学捕捉と同時に結晶化が誘起されることが分かった。Agナノ粒子の表面プラズモンによるによるなんらかの現象が結晶の核形成を著しく促進することが示唆された。3,上記手法により得られる両鏡像体の晶出回数におよそ25％の結晶鏡像体過剰率が見られることを明らかにした。キラル分子の不斉光合成でみられる鏡像体過剰率(一般的に0.5～2％程度)と比較して、本研究で得られる結晶鏡像体過剰率は著しく大きいことが分かった。本研究の成果は、光による物質キラリティ制御のボトルネックである、キラルな光-物質相互作用の左右非対称性の矮小さを表面プラズモン増強光場の活用により克服できる可能性を示すものである。