Duplikat eller spejl? Laserlys bestemmer chiralitet af molekyler

"I medicin, at være i stand til at overføre et molekyle fra den ene chiralitet til den anden ved hjælp af lys i stedet for våd kemi ville være en drøm, " siger professor Reinhard Dörner fra Institut for Atomfysik ved Goethe Universitet. Hans ph.d.-studerende Kilian Fehre har nu bragt denne drøm et skridt tættere på at gå i opfyldelse. Hans observation:dannelsen af ​​den højre- eller venstrehåndede version afhænger af retningen hvorfra laserlys rammer initiatoren.

Til sit eksperiment, Kilian Fehre brugte det plane myresyremolekyle. Han aktiverede den med en intens, cirkulært polariseret laserpuls for at overføre den til en chiral form. På samme tid, strålingen fik molekylet til at bryde ind i dets atomare komponenter. Det var nødvendigt at ødelægge molekylet til eksperimentet, så det kunne bestemmes, om der blev oprettet en duplikat- eller spejlversion.

Fehre brugte "reaktionsmikroskopet" (COLTRIMS-metoden), der blev udviklet på Institut for Atomfysik til analysen. Det tillader undersøgelse af individuelle molekyler i en molekylær stråle. Efter molekylets eksplosive nedbrydning, dataene fra detektoren kan bruges til præcist at beregne retningen og hastigheden af ​​fragmenternes veje. Dette gør det muligt at rekonstruere molekylets rumlige struktur.

For at skabe chirale molekyler med den ønskede chiralitet i fremtiden, det skal sikres, at molekylerne er orienteret på samme måde med hensyn til den cirkulært polariserede laserpuls. Dette kunne opnås ved at orientere dem på forhånd ved hjælp af et langbølget laserlys.

Denne opdagelse kan også spille en afgørende rolle i at generere større mængder af molekyler med ensartet chiralitet. Imidlertid, forskerne mener, at i sådanne tilfælde, væsker ville sandsynligvis blive udstrålet i stedet for gasser. "Der er meget arbejde, der skal gøres, før vi når så langt, ", mener Kilian Fehre.

Påvisning og manipulation af chirale molekyler ved hjælp af lys er fokus for et prioriteret program, som går under det mindeværdige navn "ELCH", og som er blevet finansieret af det tyske forskningsråd siden 2018. Forskere fra Kassel, Marburg, Hamborg og Frankfurt er gået sammen om dette program. "Den langsigtede finansiering og det tætte samarbejde med det prioriterede program giver os de nødvendige ressourcer til at lære at kontrollere chiralitet i en stor klasse af molekyler i fremtiden, " slutter Markus Schöffler, en af ​​Frankfurts projektledere for det prioriterede program.