Myrsyramodellen står i centrum. Färgkoden för den omgivande sfären visar myrsyrans direkta kiralitet för varje riktning från vilken lasern kommer. Kredit:Goethe-Universität Frankfurt am Main
"Inom läkemedel, att kunna överföra en molekyl från en kiralitet till en annan med hjälp av ljus istället för våt kemi skulle vara en dröm, " säger professor Reinhard Dörner från Institutet för atomfysik vid Goethe-universitetet. Hans doktorand Kilian Fehre har nu fört denna dröm ett steg närmare att förverkligas. Hans observation:bildandet av den höger- eller vänsterhänta versionen beror på riktningen varifrån laserljus träffar initiatorn.
För sitt experiment, Kilian Fehre använde den plana myrsyramolekylen. Han aktiverade den med en intensiv, cirkulärt polariserad laserpuls för att överföra den till en kiral form. På samma gång, strålningen gjorde att molekylen bröts in i dess atomkomponenter. Det var nödvändigt att förstöra molekylen för experimentet så att det kunde fastställas om en dubblett eller en spegelversion skapades.
Fehre använde "reaktionsmikroskopet" (COLTRIMS-metoden) som utvecklats vid Institutet för Atomfysik för analysen. Det möjliggör undersökning av enskilda molekyler i en molekylstråle. Efter molekylens explosiva nedbrytning, data som tillhandahålls av detektorn kan användas för att exakt beräkna riktningen och hastigheten för fragmentens vägar. Detta gör det möjligt att rekonstruera molekylens rumsliga struktur.
För att skapa kirala molekyler med önskad kiralitet i framtiden, det måste säkerställas att molekylerna är orienterade på samma sätt med avseende på den cirkulärt polariserade laserpulsen. Detta kan uppnås genom att orientera dem i förväg med ett långvågigt laserljus.
Denna upptäckt kan också spela en avgörande roll för att generera större mängder molekyler med enhetlig kiralitet. Dock, forskarna tror att i sådana fall, vätskor skulle troligen utstrålas snarare än gaser. "Det är mycket arbete att göra innan vi kommer så långt, " tror Kilian Fehre.
Detektering och manipulering av kirala molekyler med hjälp av ljus är fokus för ett prioriterat program som går under det minnesvärda namnet "ELCH" och som har finansierats av det tyska forskningsrådet sedan 2018. Forskare från Kassel, Marburg, Hamburg och Frankfurt har gått samman i detta program. "Den långsiktiga finansieringen och det nära samarbetet med det prioriterade programmet ger oss de nödvändiga resurserna för att lära oss att kontrollera kiralitet i en stor klass av molekyler i framtiden, avslutar Markus Schöffler, en av Frankfurts projektledare för det prioriterade programmet.
