Kiralitet, även om det inte är en sällsynthet i molekylernas värld, är ändå en speciell egenskap. Om en molekyl är kiral (från det grekiska ordet chiros =hand) finns den i två spegelvända versioner som är väldigt lika men inte identiska – som två händer som kan vikas ihop, men som inte kan placeras kongruent ovanpå varandra. Det är därför vi talar om högerhänta och vänsterhänta molekyler, eller enantiomerer, som betyder "motsatt form" på grekiska.

Ett internationellt team av forskare från Fritz Haber Institute of the Max Planck Society och Prokhorov General Physics Institute vid den ryska vetenskapsakademin har hittat ett sätt att ta itu med dessa molekyler separat. Eftersom kirala molekyler är väldigt lika varandra är detta en riktig utmaning. "Knepet är att utsätta dem för elektromagnetisk strålning på ett sätt så att bara en "hand", det vill säga en enantiomer, svarar. Detta gör att vi kan specifikt kontrollera höger- eller vänsterhänta molekyler och lära oss mer om dem", säger Dr. Sandra Eibenberger-Arias, chef för gruppen kontrollerade molekyler vid Fritz-Haber-Institut.

Att lära sig detta är viktigt eftersom enantiomerer ibland har väldigt olika biologiska och kemiska egenskaper, vilket man söker förklaringar till. Ta till exempel den kirala molekylen karvon:den ena "handen" luktar mint, den andra som kummin. Eller det ökända lugnande medlet talidomid, som är uppkallat efter dess aktiva ingrediens, en kiral molekyl:medan en form hade den avsedda lugnande effekten, orsakade den andra fosterskador. Eibenberger-Arias grupp studerar de fysikaliska egenskaperna hos kirala molekyler. "Teorin förutspår en liten energiskillnad mellan de två enantiomererna, på grund av vad som kallas paritetsbrott. Detta har dock inte visats experimentellt hittills", förklarar JuHyeon Lee från Fritz-Haber-Institut, första författare till de publicerade resultaten, som publicerades i tidskriften Physical Review Letters .

Med en smart kombination av olika metoder har gruppen forskare dock kommit lite närmare att uppnå detta. De bestrålar kirala molekyler i gasfasen med UV-strålning och mikrovågor. Som ett resultat försätts högerhänta och vänsterhänta molekyler i olika rotationstillstånd genom att förändra mikrovågsstrålningen. Forskarna har därmed fått mer kontroll än någonsin tidigare över vilken "hand" som befinner sig i vilket rotationstillstånd. De har också för första gången jämfört experimentella resultat med korrekta förutsägelser från teorin, vilket lett till en förbättrad förståelse av de underliggande fysiska effekterna.

Även om fullständig separation av enantiomererna ännu inte kan uppnås med denna metod, är det anmärkningsvärt att de kunde kontrolleras så framgångsrikt i första hand. Detta motsäger det ofta använda alltför förenklade kontot att de har samma fysiska egenskaper. "Om så var fallet skulle vi inte kunna kontrollera enantiomererna med fysikaliska metoder", säger Sandra Eibenberger-Arias. Det internationella teamet på tre kvinnliga och tre manliga forskare har alltså lagt en bra grund för uppföljande experiment, och kanske till och med för experimentella bevis på paritetsbrott. Detta skulle vara en milstolpe för grundforskning – och även för alla framtida tillämpningar. + Utforska vidare

Kirala guldnanopartiklar ökar vaccinets effektivitet med mer än 25 %, visar studien