Illuminer la chiralité : Tordre des cristaux avec la lumière

La chiralité, une propriété clé dans les processus biologiques, chimiques et physiques, joue un rôle vital en permettant des interactions uniques avec la lumière polarisée et les molécules chirales. Par conséquent, les solides chiraux sont très prisés pour des applications dans la catalyse, la détection et les technologies optiques. Cependant, la chiralité dans les cristaux est traditionnellement restée fixe lors de leur formation, car modifier leurs formes gauches ou droites, connues sous le nom d’énantiomères, nécessitait de fondre et de recristalliser le matériau.

Dans une percée innovante, des chercheurs de l’Institut Max Planck et de l’Université d’Oxford ont mis au point une méthode pour induire la chiralité dans des cristaux non chiraux en utilisant la lumière térahertz. Grâce à cette nouvelle technique, ils peuvent créer des énantiomères gauches ou droits à la demande. Détaillée dans Science, cette avancée ouvre de nouvelles perspectives passionnantes pour explorer et manipuler activement des matériaux complexes dans des états dynamiques hors d’équilibre.

La chiralité et son rôle dans la structure cristalline

La chiralité, la propriété des objets qui ne peuvent pas se superposer à leur image miroir, découle dans les cristaux d’arrangements atomiques spécifiques qui affectent les interactions avec la lumière, l’électricité et les molécules.

L’équipe Hambourg-Oxford a étudié des cristaux antiferro-chiraux, qui possèdent des sous-structures gauches et droites équilibrées, ce qui les rend globalement non chiraux. En utilisant la lumière térahertz, les chercheurs, dirigés par Andrea Cavalleri, ont perturbé cet équilibre dans le phosphate de bore (BPO4), induisant une chiralité à une échelle de temps ultra-rapide.

« Ce processus repose sur la phononique non linéaire », explique l’auteur principal Zhiyang Zeng. En excitant des modes vibrationnels térahertz spécifiques, l’équipe a créé un état chiral durant plusieurs picosecondes. La rotation de la polarisation de la lumière de 90 degrés a permis un contrôle précis pour induire une chiralité gauche ou droite, un exploit sans précédent, ajoute le co-auteur Michael Först.

Potentiel révolutionnaire et applications futures

« Cette découverte est une avancée significative dans le contrôle dynamique de la matière à l’échelle atomique », déclare Andrea Cavalleri. La capacité d’induire la chiralité dans des matériaux non chiraux marque non seulement une avancée majeure, mais ouvre également la voie à des applications révolutionnaires, telles que les dispositifs de mémoire ultra-rapides et les plateformes optoélectroniques avancées.

Alors que les chercheurs continuent d’explorer cette approche innovante, elle pourrait à terme révolutionner la façon dont nous manipulons et concevons les matériaux. Cela a le potentiel de débloquer de nouvelles fonctionnalités spécialisées dans divers domaines scientifiques et technologiques.

---

Lire l’article original : Scitechdaily

En savoir plus : Révolutionner la détection de contours grâce à l’imagerie à la vitesse de la lumière