Differentialabsorption och spridning: Kirala molekyler kan uppvisa olika absorptions- och spridningsegenskaper för vänster- och högerhänt cirkulärt polariserat ljus. Detta fenomen, känt som cirkulär dikroism (CD) respektive cirkulär dubbelbrytning, kan mätas med femtosekundlaserpulser. Genom att exakt kontrollera polarisationen och våglängden hos laserljuset är det möjligt att selektivt excitera och undersöka de kirala egenskaperna hos molekyler.
Kiralkänslig fotojonisering: Femtosekundlaserpulser kan inducera fotojonisering av kirala molekyler, vilket resulterar i utstötning av elektroner eller joner. Asymmetrin i fotojoniseringsprocessen, känd som fotoelektron cirkulär dikroism (PECD), kan ge information om den molekylära kiraliteten. Genom att analysera de fotojoniserade elektronernas energi och vinkelfördelning är det möjligt att skilja mellan enantiomerer.
Icke-linjär kiral spektroskopi: Icke-linjära optiska tekniker, såsom generering av summafrekvens (SFG) och generering av andra övertoner (SHG), kan användas för kiral igenkänning. Dessa tekniker involverar interaktionen av två eller flera laserpulser med de kirala molekylerna, vilket resulterar i generering av olinjära signaler som är känsliga för den molekylära kiraliteten. Genom att analysera intensiteten, polarisationen och fasen för de olinjära signalerna kan kiral information erhållas.
Femtosekund laserinducerad kiral dynamik: Femtosekundlaserpulser kan initiera ultrasnabb molekylär dynamik, inklusive rotationer, vibrationer och konformationsförändringar, i kirala molekyler. Denna dynamik kan vara mycket enantioselektiv, vilket leder till skillnader i den tidsmässiga utvecklingen av de molekylära egenskaperna. Genom att övervaka de tidsupplösta förändringarna i absorption, fluorescens eller andra spektroskopiska signaler är det möjligt att identifiera och karakterisera de kirala signaturerna som är associerade med denna dynamik.
Teoretisk modellering och simuleringar: För att till fullo förstå och tolka de kirala igenkänningsresultaten från femtosekundlaserexperiment spelar teoretisk modellering och simuleringar en avgörande roll. Dessa simuleringar ger insikter i de underliggande mekanismerna för kirala interaktioner, hjälper till att tilldela experimentella spektra och förutsäga det kirala svaret hos molekyler under olika förhållanden.
Femtosekundlaserbaserade kirala igenkänningstekniker har visat hög känslighet, selektivitet och mångsidighet, vilket gör dem till lovande verktyg för olika tillämpningar, inklusive farmaceutisk analys, enantioselektiv syntes, kiral avkänning och grundläggande studier av kiralitet inom kemi, biologi och materialvetenskap
