Styring af kemiske spejlbilleder

Kiralitet, selvom det ikke er en sjældenhed i molekylernes verden, er ikke desto mindre en særlig egenskab. Hvis et molekyle er chiralt (fra det græske ord chiros =hånd), eksisterer det i to spejlede versioner, der er meget ens, men ikke identiske - som to hænder, der kan foldes sammen, men ikke kan placeres kongruent oven på hinanden. Det er derfor, vi taler om højrehåndede og venstrehåndede molekyler eller enantiomerer, som betyder "modsat form" på græsk.

Et internationalt hold af forskere fra Fritz Haber Institute of the Max Planck Society og Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences har fundet en måde at behandle disse molekyler separat på. Da chirale molekyler minder meget om hinanden, er dette en reel udfordring. "Tricket er at udsætte dem for elektromagnetisk stråling på en måde, så kun én 'hånd', dvs. én enantiomer, reagerer. Dette giver os mulighed for specifikt at kontrollere højre- eller venstrehåndede molekyler og lære mere om dem," siger Dr. Sandra Eibenberger-Arias, leder af gruppen af ​​kontrollerede molekyler ved Fritz-Haber-instituttet.

At lære dette er vigtigt, fordi enantiomerer nogle gange har meget forskellige biologiske og kemiske kvaliteter, som der søges forklaringer på. Tag for eksempel det chirale molekyle carvone:Den ene "hånd" lugter af mynte, den anden som kommen. Eller det berygtede beroligende middel thalidomid, som er opkaldt efter dets aktive ingrediens, et chiralt molekyle:Mens den ene form havde den tilsigtede beroligende virkning, forårsagede den anden fosterskader. Eibenberger-Arias' gruppe studerer chirale molekylers fysiske egenskaber. "Teori forudsiger en lille energiforskel mellem de to enantiomerer, på grund af det, der kaldes paritetsovertrædelse. Dette er dog ikke blevet vist eksperimentelt indtil videre," forklarer JuHyeon Lee fra Fritz-Haber-Institut, førsteforfatter af de offentliggjorte resultater, som udkom i tidsskriftet Physical Review Letters .

Med en smart kombination af forskellige metoder er gruppen af ​​videnskabsmænd dog kommet lidt tættere på at opnå dette. De bestråler chirale molekyler i gasfasen med UV-stråling og mikrobølger. Som et resultat sættes højrehåndede og venstrehåndede molekyler i forskellige rotationstilstande ved at ændre mikrobølgestrålingen. Forskerne har dermed fået mere kontrol end nogensinde før over, hvilken "hånd" der er i hvilken rotationstilstand. De har også for første gang sammenlignet eksperimentelle resultater med nøjagtige forudsigelser fra teori, hvilket har ført til en forbedret forståelse af de underliggende fysiske effekter.

Selvom fuldstændig adskillelse af enantiomererne måske endnu ikke er opnået ved hjælp af denne metode, er det bemærkelsesværdigt, at de kunne kontrolleres så vellykket i første omgang. Dette modsiger den ofte brugte forsimplede beretning om, at de har de samme fysiske egenskaber. "Hvis det var tilfældet, ville vi ikke være i stand til at kontrollere enantiomererne ved hjælp af fysiske metoder," siger Sandra Eibenberger-Arias. Det internationale hold på tre kvindelige og tre mandlige forskere har således lagt et godt grundlag for opfølgende eksperimenter og måske endda for eksperimentelle beviser for paritetskrænkelse. Dette ville være en milepæl for grundforskning - og også for alle fremtidige applikationer. + Udforsk yderligere

Chirale guldnanopartikler øger vaccinens effektivitet med mere end 25 %, tyder undersøgelse på