科学家合成具有内在手性的新光

时间:2019-10-29 13:46 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

科学家合成具有内在手性的新光

  科学家合成了具有新的内在手性的光,以区分镜子分子。

  光是区分右手和左手手性分子的最快方法,在化学和生物学中具有重要的应用。然而,普通的光仅微弱地感测分子的手感。Max Born非线性光学和短脉冲光谱研究所(MBI),以色列理工学院(Technion)和柏林工业大学的研究人员现在已经展示了如何生成和表征一种全新的合成手性光,它可以识别分子的手性异常不同。他们共同研究的结果今天(2019年10月28日)在《自然光子学》上发表。

  就像我们的左手和右手一样,自然界中的某些分子也具有镜像孪生子。但是,尽管这些孪生分子看起来很相似,但它们的某些特性却可能非常不同。例如,分子的手性或手性在化学,生物学和药物开发中起着至关重要的作用:虽然一种分子可以治愈疾病,但其镜像孪生子或对映异构体可能具有毒性甚至致命。

  很难区分彼此相反的手性分子,因为它们看起来相同且行为相同,除非它们与另一个手性对象相互作用。长期以来,光一直是理想的选择:电磁场的振荡沿着光的传播方向在空间中绘制一个手性螺旋。根据螺旋是顺时针还是逆时针旋转,光波是右旋还是左旋。手性分子可以与之相互作用。但是,由光波长决定的螺旋节距大约是分子大小的一千倍。因此,这些微小分子将轻螺旋形感知为一个巨大的圆圈,根本感觉不到它的手性。

  MBI,Technion和TU Berlin的科学家们提出了一种解决这一问题的创新方法,即合成一种全新的手性光-一种在空间的每个点上及时绘制手性结构的手性光。MBI研究人员David Ayuso博士解释说:“可以通过以下方式调整这种新光的手性:一种对映体将与之互动并发出明亮的光,而另一种对映体则根本不会与之相互作用。”和文章的第一作者。

  科学家们用数学方法描述了这种新的手性光,并通过模拟它与手性分子的相互作用来测试他们的模型。此外,他们展示了如何在实验室中“烹饪”此类光:将两个会聚激光束的激光束融合在一起,这些激光束携带两种不同频率的光波。通过调节不同频率之间的相移,科学家可以控制这种合成手性光的手性,从而选择它将与哪种类型的分子强烈相互作用。

  “合成手性光通过全新的电磁场固有对称性来描述,这非常令人兴奋”,博士Ofer Neufeld对杏鑫娱乐平台说道。是Technion物理系的学生,论文的第二作者(同等贡献)。

  研究人员预见了该新方法在化学和生物学领域的各种潜在应用。例如,合成手性光可以允许人们实时监控手性化学反应或检测分子的顺手性。“我们还希望利用这种新方法通过超快激光在空间上分离具有相反惯性的分子,”柏林工业大学教授,MBI理论小组负责人Olga Smirnova博士总结道。

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