För första gången har forskare skapat ett sätt att modellera interaktionen mellan ljus och vridna molekyler, när dessa molekyler övergår från vänster- till högerhänta versioner, eller tvärtom. Övergångsformerna ger en djupare insikt i materialsymmetrier och deras oväntade beteende kan leda till förbättrad design av telekomkomponenter.

Många molekyler, inklusive viktiga läkemedel och värdefulla kemikalier, finns i två "kirala" former - de har samma kemiska struktur arrangerade i spegelbilder, benämnda vänsterhänta och högerhänta former. Detta kan förändra deras egenskaper och är därför viktigt för att till fullo förstå hur föreningen interagerar med andra molekyler, eller ljus.

Vanligtvis, det har bara varit möjligt att studera antingen den vänster- eller högerhänta kirala formen men inget däremellan, Men idealiskt sett skulle forskare vilja gradvis förvandla en form från den ena handen till den andra och observera hur effekterna av denna förändring översätts till fysiska egenskaper.

Nu är ett forskarlag från institutionen för fysik vid University of Bath, arbeta med kollegor på University College London, Belgien och Kina, har skapat ett sätt att göra just det.

Deras unika metod innebär att tillverka "konstgjorda molekyler" i nanoskala som representerar 35 mellanstadier längs vägen för en geometrisk transformation, från den ena handen till den andra. I denna nanoskala, formen på den konstgjorda molekylen påverkar dess optiska egenskaper, så genom att använda vridet laserljus studerade teamet egenskaperna hos de olika stadierna, när de konstgjorda molekylerna förvandlades från vänster till högerhänthet.

Doktorand Joel Collins sa:"Vi kunde följa egenskaperna hos en kiral artificiell molekyl, eftersom det förvandlades från vänster- till högerhänt form, genom två olika vägar. Ingen har gjort detta tidigare. Förvånande, vi upptäckte att varje väg leder till olika beteende.

"Vi mätte skillnaden i absorption av vänster och höger cirkulärt polariserat ljus, känd som cirkulär dikroism (CD). Längs en väg, de konstgjorda molekylerna beter sig som man kan förvänta sig, med successivt minskande CD, och så småningom en reversering av CD:n, för den spegelvända strukturen. Dock, längs den andra vägen, CD-skivan vänds flera gånger, även innan strukturen ändrade handlighet."

Forskningen publiceras i tidskriften Avancerat optiskt material .

Dr Ventsislav Valev som ledde forskningen sa:"Detta är faktiskt en mycket elegant idé men det har bara blivit en möjlighet tack vare de senaste framstegen inom nanotillverkning.

"Inom kemi, du kan inte ställa in vridningen av en kiral molekyl, så varje vetenskapsman som studerar sådana molekyler behöver justera ljusets våglängd. Vi har visat en ny, kompletterande fysisk effekt, där vi fixar våglängden och ställer in vridningen av den kirala artificiella molekylen. I många fall, vårt tillvägagångssätt är mer praktiskt; till exempel, när vi designar telekomkomponenter, där den optiska våglängden är förutbestämd."