创新实验方案可创造量身定制的镜像分子

科学家们探索了自然界中分子手性的奥秘，并提出了一种新的实验方案，以创建定制的镜像分子进行分析。这项技术可以使普通分子旋转得如此之快，以至于它们失去了正常的对称性和形状，但形成了彼此的镜像版本。来自DESY、汉堡大学和伦敦大学学院的研究团队围绕团队负责人JochenKpper在《物理评论快报》杂志上介绍了这一创新方法。对手性或手性(来自古希腊单词手，“cheir”)的进一步探索不仅增强了对自然运作的洞察力，还为新的材料和方法铺平了道路。

就像你的手一样，自然界中的许多分子以两种版本存在，它们互为镜像。“由于未知的原因，我们在地球上知道它的生命几乎完全偏向于左手蛋白质，它的基因组被组织成了著名的右手双螺旋，”该中心Kpper小组领导理论工作的安德烈亚希梅涅夫(Andrey Yachmenev)解释道。用于自由电子激光科学(CFEL)。“一个多世纪以来，研究人员正在揭开自然界中这种手性的秘密，这不仅会影响生物世界：某些分子的镜像版本将改变化学反应，并改变材料的行为。”比如右手版的香芹酮(C10H14O)赋予了香菜独特的风味，而左手版则是留兰香风味的关键因素。

或者说手性只天然存在于某些类型的分子中。“然而，它可以在所谓的对称顶分子中被人工诱导，”来自超快成像中心(CUI)的合著者Alec Owens说。“如果这些分子被搅拌得足够快，它们将失去对称性，形成两种镜像形式，这取决于它们的旋转感。到目前为止，人们对这种旋转诱导的手性现象知之甚少，因为几乎没有任何形成它的方案。这可以通过实验来实现。”

库珀的团队现在已经计算出一种方法，通过实验室中的实际参数来实现这种旋转诱导的手性。它使用被称为光学离心机的螺旋激光脉冲。以磷化氢(PH3)为例，他们的量子力学计算表明，在每秒万亿次的旋转速度下，分子旋转的磷氢键变得比其他两个键更短，根据感觉旋转，出现了两种手性形式的膦。“使用强静电场，你可以选择左旋或右旋版本的旋转膦，”亚希梅涅夫解释说。“为了实现超快单向旋转，螺旋激光器需要微调，但需要精确调整。”

这个方案承诺了一种通过镜子进入镜子世界的新方法，因为它原则上也可以与其他更重的分子一起使用。事实上，这些实际上需要微弱的激光脉冲和电场，但它们太复杂了，无法在这些初步研究阶段解决。然而，由于磷化氢毒性很大，这种较重且较慢的分子可能是实验的首选。

提出的方法可以提供量身定制的镜像分子，研究它们与环境的相互作用，如偏振光，应该有助于进一步深入自然界手性的奥秘，探索其可能的利用。期待同时也是汉堡大学物理和化学教授的Kpper:“通过这种方式更深入地了解手性，也将有助于开发基于手性、新材料状态和潜在利用率的定制分子和材料。新超材料或光学器件中的旋转诱导手性。”

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！