分子の「右手・左手」の情報をナノ粒子に転写 ~キラルな低分子の新しい光学検出原理を実証~

2026-08-20 神戸大学

神戸大学と英国エクセター大学の研究チームは、キラル分子が持つ「右手型・左手型」の情報をシリコンナノ粒子へ転写し、可視光として検出する新しい光学検出原理を実証した。キラル分子の円二色性(CD)信号は非常に弱く、多くの場合、深紫外領域に現れるため測定が難しい。研究では、可視光領域で強いMie共鳴を示すシリコンナノ粒子にL体またはD体のシステインを吸着させたところ、ナノ粒子の共鳴波長に明瞭なCD信号が出現し、L体とD体で信号の符号が反転することを確認した。理論計算では、キラル分子単独の場合と比べてCD信号が最大約170倍に増強された。金や銀のナノ粒子では同様の強い信号が確認されず、シリコンの電気・磁気Mie共鳴がキラリティ転写に有効であることが示された。今後、高感度なキラル分子識別、医薬品の品質評価、創薬などへの応用が期待される。

分子の「右手・左手」の情報をナノ粒子に転写 ~キラルな低分子の新しい光学検出原理を実証~
図1:シリコンナノ粒子へのキラリティ転写の概念図。©杉本泰(CC BY)

<関連情報>

キラル分子からミー共鳴シリコンナノ粒子へのキラリティ伝達 Chirality Transfer from Chiral Molecules to Mie-Resonant Silicon Nanoparticles

Hiroki Kasai;Kento Shintani;Mojtaba Karimi Habil;Hiroaki Hasebe;Shahin Ghamari;Frank Vollmer;Hiroshi Sugimoto;Minoru Fujii
Nano Letters  Published:August 10, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c02584

Abstract

Advances in nanophotonics have enabled circular dichroism (CD) enhancement through optical chirality enhancement and chirality transfer from chiral molecules to nanoantennas. In Mie-resonant dielectric nanoantennas exhibiting both magnetic- and electric-type resonances, both mechanisms contribute to CD enhancement, and the relative contributions of chirality transfer and optical chirality density enhancement remain unclear. Here, we theoretically and experimentally investigate chirality transfer to silicon nanosphere (Si NS) nanoantennas. Analytical calculations show that a chiral shell induces differential absorption and scattering in the Si NS, producing CD signals at resonance wavelengths. Experiments using Si NSs coated with a cysteine-doped polymer layer reveal CD signals at Mie resonances, demonstrating chirality transfer from cysteine to nanoantennas. The results elucidate the underlying mechanism of chirality transfer to dielectric Mie resonators, supporting their potential applications as a platform for chiral sensing in the visible spectral region.

1701物理及び化学
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