Genom att kombinera masspektroskopi med ytterligare analys- och simuleringstekniker, forskare har avslöjat viktiga skillnader i fragmenteringen av dipeptidbiomolekyler med olika kirala strukturer.

'Kiralitet' beskriver skillnaden i struktur mellan två molekyler som är, eller är nära att vara spegelbilder av varandra. Även om deras kemiska formler är identiska, dessa molekyler har något olika egenskaper, vilket gör det användbart för kemister att skilja mellan dem. Tekniken för 'masspektroskopi' kan ge detaljerad information om deras komplexa molekylstrukturer, men den är också blind för eventuella skillnader mellan deras kirala strukturer. I ny forskning publicerad i EPJ D. , ett team som leds av Anne Zehnacker vid Paris-Saclay University kombinerar masspektroskopi med en rad andra simuleringar och analytiska tekniker, så att de kan skilja mellan två kirala former av en dipeptidbiomolekyl.

Kemisers kombinerade förmåga att skilja mellan kirala molekyler, och analysera deras strukturer i detalj, kan möjliggöra mycket mer sofistikerad analys och manipulation av komplexa ämnen. Masspektroskopi innebär att de joniserade formerna av molekyler bryts isär, därefter separerar de resulterande fragmenten med deras massa-till-laddningsförhållanden. Molekyler kan fragmenteras på ett antal olika sätt - inklusive bombardering med flera infraröda fotoner, eller kollisioner med neutrala molekyler, som helium eller kväve. Alternativa sätt att studera molekyler inkluderar laserspektroskopi - som mäter hur molekyler interagerar med ljus vid olika våglängder. Dessutom, simuleringar och teoretiska beräkningar kan redogöra för molekylernas dynamik och kvantegenskaper.

I deras studie, Zehnackers team använde en kombination av dessa tekniker för att studera de kirala strukturerna för en viss dipeptidbiomolekyl. Efter att fånga de joniserade molekylerna med hjälp av elektriska fält, forskarna utförde masspektroskopi, och analyserade sedan fragmenten med laserspektroskopi. De upptäckte att de resulterande ljusspektra påverkades mycket starkare av molekylernas kiralitet när de bröts isär av kollisioner, i motsats till fotoner. Som avslöjas genom kombination av kvantberäkningar och kemiska dynamiska simuleringar, denna effekt uppstod eftersom varje kiral form av dipeptiden omvandlas till en annan isomermolekyl, presenterar olika hinder för protons förmåga att röra sig mellan molekyler.