Explicación mecanicista del dicroísmo circular

Question

Me pregunto si alguien puede darme una razón físicamente motivada de por qué las moléculas quirales interactúan con la luz polarizada circularmente (LCP) izquierda y derecha (RCP) de manera diferente. En particular, una visión mecánica cuántica de lo que está sucediendo aquí.

Entiendo por qué una molécula tiene que ser quiral para que manifieste dicroísmo circular (puede que mi uso de la terminología no sea perfecto aquí, así que pido disculpas). Es decir, tanto el operador dipolar eléctrico como el magnético deben ser distintos de cero y aquí hay un argumento basado en los grupos puntuales.

Sin embargo, nada de esto es especialmente esclarecedor a la hora de entender por qué debería esperar que una molécula interactuara de forma diferente con la luz LCP y RCP.

No sé qué más puedo decir. Una buena respuesta abordaría el diferente comportamiento tanto de la luz como de la molécula en estas diferentes situaciones, ya que imagino que es una pieza necesaria del rompecabezas.

Además, si alguien tiene algunas referencias (una revisión o capítulo de libro de texto, etc.) que sería apreciada.

Answer 1

Una parte de la explicación macroscópica mecánica, actividad acústica en la que se gira la dirección de oscilación transversal mecánica, se describe en

Frenzel, T., Köpfler, J., Jung, E. et al. Experimentos con ultrasonidos sobre la actividad acústica en metamateriales mecánicos quirales . Nat Commun 10, 3384 (2019).

La noción de "actividad" se refiere a la rotación del eje de polarización lineal de una onda mecánica polarizada transversalmente. El ángulo de rotación es proporcional a la distancia de propagación y no depende de la orientación de la polarización lineal incidente. Tiene una precisión nanométrica bajo excitación armónica temporal a frecuencias de ultrasonidos en el rango de 20 a 180 kHz. Las rotaciones de polarización alcanzan los 22° por celda unitaria.

Añadir una distribución de carga eléctrica neutra neta a los componentes del metamaterial donde la distribución de carga negativa tiene una naturaleza elástica o inercial diferente a la distribución de carga positiva para obtener una onda electromagnética polarizada circularmente.

Se pidió una explicación mecánica cuántica. Basta con añadir un sesgo estocástico a la entrada mecánica para que sólo las entradas de al menos un valor mínimo obtengan significación estadística. Esto hace que la configuración sea equivalente a la mecánica cuántica.