Свет научили различать молекулы-близнецы: новый метод определяет хиральность по осколкам

Индийские ученые из Tata Institute of Fundamental Research, Indian Institute of Technology Bombay и Indian Institute of Technology Hyderabad разработали метод, который позволяет различать зеркальные формы молекул с помощью закрученного лазерного света. Результаты опубликованы в журнале Science Advances. Об этом сообщает издание Phys.org.

Многие молекулы существуют в двух зеркальных формах — как левая и правая рука. Они выглядят одинаково, но ведут себя по-разному в биологических системах и фармацевтике. Различать их сложно: традиционные методы требуют сложных установок. Новый подход упрощает задачу.

Исследователи использовали ультракороткие лазерные импульсы длительностью в несколько сотен фемтосекунд. Лучу придали не только вращение, но и скручивание — он стал похож на резьбу винта. Такое закрученное облучение направляли на газообразные образцы R- или S-камфоры. Взаимодействие заставляло молекулы распадаться на заряженные фрагменты, которые анализировали с помощью времяпролетного масс-спектрометра.

Ключевой результат: количество фрагментов зависело от того, как скрученность света совпадает с хиральностью молекулы. Просто подсчитав число осколков, можно отличить одну зеркальную форму от другой. Это гораздо проще, чем традиционные методы, требующие измерения поглощения света или углового распределения электронов.

Эксперименты проводились в газовой фазе — молекулы были изолированы от влияния растворителей или поверхностей. Это позволило наблюдать чистое взаимодействие света с молекулярной структурой. Структурированный свет усилил различия между энантиомерами по сравнению с обычными оптическими методами.

Открытие предлагает новый способ «сопоставления резьбы» между светом и веществом. Метод может найти применение в химии, биологии и фармацевтике, где определение правильного энантиомера критически важно.