Du kan få en god uppfattning om chiralitet genom att sätta en högerhandshandske på din vänstra hand – två identiska former som inte kan läggas över varandra eftersom de är spegelbilder av varandra. Denna egenskap är vanlig i vårt universum, från de minsta partiklarna till enorma galaxer.
Även om de fysikaliska egenskaperna hos kirala molekyler är desamma, endast en av formerna används vanligtvis av levande organismer, till exempel i DNA eller aminosyror. Det finns många möjliga anledningar till att denna "livets homokiralitet" existerar, men ingen konsensus om den definitiva förklaringen. Men konsekvenserna av detta fenomen är enorma, till exempel inom farmakologi, där de två spegelbilderna av en kiral molekyl kan ha väldigt olika terapeutiska effekter.
För att avslöja de subtila egenskaperna hos spegelmolekyler i en ny studie, ett internationellt forskarlag undersökte deras fotojonisering, nämligen hur de avger elektroner när de träffas av ljus. Ljus producerat av en ultrasnabb laser vid Center lasers intenses et applications (CELIA, CNRS/University of Bordeaux/CEA) i Bordeaux polariserades cirkulärt och riktades sedan mot kamfermolekyler. Detta fick det elektromagnetiska fältet att anta en vanlig spiralform vars riktning kunde ändras. När den träffas av detta spiralformade ljus, en kiral molekyl sänder ut en elektron, som också följde en spiralbana.
Gasformiga kamfermolekyler är orienterade på ett slumpmässigt sätt, så laserstrålen träffar inte alltid den kirala molekylen på samma sida, och elektroner emitteras i olika riktningar. Men för en given spegelbild, fler elektroner emitteras antingen i samma eller motsatt riktning som ljuset, beroende på polarisationens riktning, precis som en mutter vrider sig på ett eller annat sätt beroende på i vilken riktning skiftnyckeln vrids.
Samuel Beaulieu, en Ph.D. student i energi och material samhandled vid lNRS och University of Bordeaux, undersökte källan till detta fenomen med sina kollegor genom att mycket exakt mäta hur elektronerna emitteras. Detta gjorde det inte bara möjligt för honom att bekräfta att fler elektroner emitteras i en riktning, men fick honom också att upptäcka att de sänds ut sju attosekunder tidigare än i det motsatta. Så reaktionen hos en kamfermolekyl som joniserats av cirkulärt polariserat ljus är asymmetrisk.
Den asymmetriska joniseringen av kirala molekyler är en möjlig förklaring till den homokirala naturen hos levande organismer. Samuel Beaulieus experiment fångade de första attosekunderna av en process som under miljarder år av evolution kunde ha lett till en preferens för vissa vänsterhänta eller högerhänta molekyler i livets kemi. Det kommer att krävas andra grundläggande upptäckter som denna innan vi förstår alla steg i den här historien, som äger rum i attosekunder.
