零模波導再升級-構裝電漿子逆法拉第效應產生之特斯拉數量級磁場

瞭解生物識別的過程對於發展新的治療方式和藥物，特別是針對致命的疾病如新冠肺炎，是極為重要的。典型的生化反應包含了手性分子間的交互作用，並且作用於數微莫爾濃度的生物液體環境中。為了研究單分子而非群體分子平均下的生物識別的過程，例如:自旋交換交互作用及其對應之分子間作用力，我們提出一個解決方案，將前期計畫建立的零模波導，升級為一可利用光子自旋或軌道動量產生並操控磁場的試驗平台，進行上述實驗。在這個兩年計畫中，我們將利用逆法拉第效應，以短脈衝的渦漩光束入射環形電漿子零模波導，藉此在波導內產生軸向磁場。結合過渡金屬硫化物WS2帶電激子Trion的自旋特性、及單/三重態轉換造成的波函數空間對稱性效應，進行自旋交換交互作用。此外，我們亦能在可全光學操控磁場的環境下，進行手性誘導自旋選擇性的研究。在理論模擬部分，將以時域有限差分法計算因電漿子增強產生的軸向磁場。並藉此回饋予設計與製程。在實驗部分，將以聚焦離子束製作所需要之零模波導結構。市售剝離單層的WS2在轉移至離子交換的玻璃基板後，將以雷射焊接的方式與零模波導之基板鍵合。在檢測的部分包括:光激螢光譜的量測、即時錐折射解析光偏振、及磁圓二色性等。上述量測項目皆是為了分析磁場作用下的能帶谷分裂、偏振演化、及手性誘導自旋選擇性的強度。在完成基礎研究後，計畫的第二年，我們將以左/右手性的半胱胺基酸結合磁化的表面實際演示手性誘導自旋選擇性，量測具有對映選擇的吸附表面及對映體過剩率。最終期待能建立一連結巨觀現象與微觀機制的完整圖像。