螳螂虾被称为“活化石”，起源于恐龙时代。螳螂虾的复眼拥有数量众多、排列有序的小眼，使其能看到光的偏振特性。受此启发，江南大学食品科学与技术国家重点实验室教授胥传来团队将手性金纳米颗粒组装排列形成金纳米膜，实现了圆偏振光的精准区分与识别。研究工作3月15日在线发表于《自然—纳米技术》。
偏振光的探测能有效提高细节的可见性，在遥感探测、环境监测、信息加密传输等领域具有重要意义。左圆偏振光（LCP）和右圆偏振光（RCP）的区分是一个重大的科学挑战。
为此，团队设计了利用圆偏振光照射手性金纳米膜通道驱动离子传输，实现了对偏振光的高灵敏检测。具体而言，他们制备了手性金纳米膜通道，连通电化学装置两侧的离子溶液，在金纳米膜一侧放置激光器，通过偏振片和1/4波片调制圆偏振光，监测离子电流—时间变化趋势，建立对入射光偏振度的高灵敏检测方法，发现光电流信号与光的偏振特性有明显关联。
团队优化了金纳米膜的厚度，制备了3层、5层和10层手性金纳米膜，发现LCP和RCP之间的光电流比值可以达到2.41倍。他们通过建立光电流与光偏振度之间的线性关系，实现了对入射光束偏振度的高灵敏检测。团队构建的手性金纳米膜检测圆偏振光，不受光的入射角度影响，在45°到90°的入射光角度范围内，均表现出完全一致的光电流结果，明显提升了圆偏振光检测的准确性。
团队联合美国密歇根大学、以色列魏茨曼研究所等研究人员，对手性金膜区分圆偏振光的机制进行了深入研究。结果发现，在左旋和右旋圆偏振光照射下，手性金纳米膜被激发的电子数量存在明显差异。苯丙氨酸配体在金纳米颗粒表面形成有机层，使得光照下的电子衰减被有效抑制，在金纳米膜两侧形成电势差，从而驱动离子运输产生光电流。
本文转自：中国科学报
