化学工学：非対称円偏光撮像用のらせんポリマー

光子が担うスピン角運動量（SAM）の制御によって、次世代量子ネットワークやスピントロニクスにとって技術的に魅力的な要素が得られる。しかし、キラル分子結晶から得られる薄膜は光学活性が低く不均一であるため、SAM検出における雑音と不確かさが大きくなる。薄い分子結晶のもろさは、デバイスの集積化やキロプティカル量子デバイスの実用化のさらなる問題となる。キラルナノ構造に基づく高度に非対称な光学材料で多大な成功が収められたにもかかわらず、ナノキラル材料と光学デバイスプラットフォームの集積化の問題は、依然として重大である。今回我々は、共役ポリマー鎖の超分子らせん秩序化によって柔軟なキロプティカル層を作製する、単純だが強力な方法を報告する。そうしたポリマー材料のマルチスケールのキラリティーと光学活性は、揮発性エナンチオマーを用いたキラルテンプレーティングによって、広いスペクトル範囲にわたって変化させることができる。テンプレートを除去した後も、発色団は一次元らせんナノフィブリル中で積層されたままであり、このナノフィブリルによって生成される均一なキロプティカル層の偏光依存吸収が大幅に増大するため、SAMが十分な分解能で検出・可視化される。今回の研究結果は、符号化された量子情報の処理や高分解能偏光撮像に必要な光子のスピン自由度のオンチップ検出をスケーラブルに実現する直接的な道筋をもたらす。

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