(Phys.org) - När händerna kommer i vänster och höger version som är spegelbilder av varandra, så gör aminosyrorna och sockret i oss. Men till skillnad från händer, bara de vänsterorienterade aminosyrorna och de högerorienterade sockret gör någonsin till livet som vi känner det.

Forskare vet att de andra sorterna finns eftersom för när de syntetiserar dessa aminosyror och sockerarter i ett laboratorium, ungefär lika många vänster- och högervända arrangemang bildas. Men livet föredrar en. Det är ett mystiskt fenomen som kallas "homokiralitet".

Forskare har flera teorier om varför det uppstår. I fynd som understryker den roll som ljus kan ha spelat i sitt ursprung på jorden, ett team som leds av en forskare vid University of Michigan har visat att en ljusstrålas rotationsriktning kan locka oorganiska nanopartiklar för att sätta ihop sig till hur mycket som vänster- eller högerhänta vridband. Vänsterhänta band vrider sig moturs, och högerhänt medurs.

Forskare hade tidigare teoretiserat att en viss typ av spiralande stjärnljus kunde ha låst in kiraliteten, eller skicklighet, av relativt stor ekologisk, kolbaserade molekyler som aminosyror och sockerarter i levande organismer. Stjärnljuset skulle ha lysit på molnet av damm och gas som så småningom blev jorden.

Det har inte varit känt förrän nu, fastän, att ljus kan ha en liknande och mycket uttalad effekt på tinier, oorganiska nanopartiklar som inte är kolbaserade.

"Det vi har visat är att nanopartiklar av oorganiska material, precis som de organiska materialen som tidiga aminosyror, kan inte bara självmontera, men kan göra det på ett sätt som uppvisar chiralitet, "sade Nicholas Kotov, Joseph B. och Florence V. Cejka professor i teknik och professor i kemiteknik, materialvetenskap och teknik och molekylär vetenskap och teknik vid U-M. Kotov är huvudförfattare till ett papper om resultaten som publicerades i den aktuella upplagan av Naturmaterial .

Kotov och hans kollegor lyste cirkulärt polariserat ljus på partiklar av kadmiumtellurid i en lösning. Ljus har både elektriska och magnetiska komponenter och dess polarisering avser orienteringen av vågorna för varje komponent. I cirkulärt polariserat ljus, det elektriska fältet roterar runt den magnetiska komponenten. Cirkulärt polariserat ljus antas vara sällsynt i den naturliga världen, även om det kanske inte var vid en tidigare tidpunkt i universum.

I experimenten, forskarna utsatte en grupp nanopartiklar för vänsterhänt cirkulärt polariserat ljus, som roterade moturs. De utsatte den andra för högerhänt polariserad, eller medurs roterande, ljus. I varje grupp, ungefär 30 procent mer av nanoribonen bar det kirala ljuset de utsattes för. Den procentsatsen är tio gånger högre än forskare har funnit att cirkulärt polariserat ljus påverkar större grupper av molekyler, Sa Kotov.

Nanopartiklarna i båda grupperna började med blandad kiralitet. Vissa partiklar är vänsterhända och andra högerhänta. Forskarna teoretiserar att de med en kiralitet som matchar ljuset som lyser på dem reagerar med det ljuset på ett sätt som får dem att växa, eller attrahera fler molekyler. När ljusrotationen matchar partiklarnas handighet, kemiska reaktioner kan inträffa, inklusive oxidation, eller förlust av elektroner. Den elektronförlusten sätter laddade nanopartiklar i blandningen, och de kan reagera med andra nanopartiklar på sätt som gynnar mer av detsamma.

"Kiraliteten ackumuleras, Sa Kotov.

Medan Kotov säger att de första levande organismerna sannolikt var mikroskala, han påpekar snabbt att verket inte säger att nanopartikelband av något slag är föregångare till livet.

"Vi vet ännu inte hur de organiska molekylerna och oorganiska nanopartiklarna interagerade, "Kotov sa, "eller hur kiralitet utvecklats för att bli vänster för aminosyror och till höger för socker. Men vi tycker att svaren borde innebära att man inte bara överväger organiskt material utan denna ytterligare aktör av oorganiska nanopartiklar, vilket faktiskt är ganska betydande. "

Utöver alla insikter i livets struktur, forskningen kan också visa ett nytt och billigare sätt att konstruera molekyler som vetter åt vänster eller höger. Nuvarande metoder för att framkalla kiralitet, som denna process kallas, är svåra och dyra, men de har applikationer för att göra saker som läkemedel, bärbara eller implanterade sensorer, telekommunikation och displayteknik. Kirala nanostrukturer kan hjälpa till att fördubbla informationsbandbredden för dessa enheter med hjälp av vänster och höger polariserat ljus.

Papperet har titeln "Chiral mallning av självmonterande nanostrukturer med cirkulärt polariserat ljus." Forskningen stöds delvis av Center for Solar and Thermal Energy Conversion, ett Energy Frontier Research Center finansierat av US Department of Energy; National Science Foundation, National Institutes of Health, bland andra källor.