La luz es la forma más rápida de distinguir las moléculas quirales diestras y zurdas, que tiene importantes aplicaciones en química y biología. Sin embargo, la luz ordinaria solo detecta débilmente la capacidad molecular. Investigadores del Instituto Max Born de Óptica No Lineal y Espectroscopía de Pulso CortoMBI, el Instituto de Tecnología de Israel Technion y la Technische Universitaet Berlin TU Berlin ahora han demostrado cómo generar y caracterizar un tipo completamente nuevo de luz, luz quiral sintética, que identifica la manejabilidad de las moléculas de manera excepcional.su trabajo conjunto acaba de aparecer en Fotónica de la naturaleza .
Al igual que nuestras manos izquierda y derecha, algunas moléculas en la naturaleza también tienen gemelos espejo. Sin embargo, si bien estas moléculas gemelas pueden verse similares, algunas de sus propiedades pueden ser muy diferentes. Por ejemplo, la manejabilidad o quiralidad de las moléculasjuega un papel esencial en la química, la biología y el desarrollo de fármacos: mientras que un tipo de molécula puede curar una enfermedad, su gemelo espejo, o enantiómero, puede ser tóxico o incluso letal.
Es extremadamente difícil distinguir las moléculas quirales opuestas porque se ven idénticas y se comportan de manera idéntica, a menos que interactúen con otro objeto quiral. La luz ha sido durante mucho tiempo el candidato perfecto: las oscilaciones del campo electromagnético dibujan una hélice quiral en el espacio, a lo largo deldirección de propagación de la luz. Dependiendo de si la hélice gira en sentido horario o antihorario, la onda de luz es derecha o izquierda. Las moléculas quirales pueden interactuar de manera diferente con ella. Sin embargo, el paso de hélice, establecido por la longitud de onda de la luz, es de aproximadamente milveces más grande que el tamaño de una molécula. Por lo tanto, las pequeñas moléculas perciben la hélice de luz en lugar de un círculo gigantesco, casi sin sentir su quiralidad.
Una forma innovadora de solucionar este problema, propuesta por los científicos de MBI, Technion y TU Berlin, es sintetizar un tipo completamente nuevo de luz quiral, una que dibuje una estructura quiral en el tiempo, en cada punto del espacio ".de esta nueva luz se puede ajustar de tal manera que un enantiómero interactuará activamente con ella y emitirá luz brillante en respuesta, mientras que el enantiómero opuesto no interactuará en absoluto con ella ", explica el Dr. David Ayuso, investigador de MBI y el primeroautor del artículo
Los científicos describieron matemáticamente esta nueva luz quiral y probaron su modelo simulando cómo interactúa con las moléculas quirales. Además, mostraron cómo "cocinar" esa luz en un laboratorio: fusionando dos rayos láser convergentes que transportan ondas de luz de dos diferentesfrecuencias. Al ajustar el cambio de fase entre las diferentes frecuencias, los científicos pueden controlar la manejabilidad de esta luz quiral sintética y, por lo tanto, seleccionar con qué tipo de moléculas interactuará fuertemente.
"La luz quiral sintética se describe por propiedades de simetría intrínseca completamente nuevas para los campos electromagnéticos, lo cual es muy emocionante", dice Ofer Neufeld, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de Technion, segundo autor contribución igual del artículo.
Los investigadores prevén una variedad de aplicaciones potenciales del nuevo método en química y biología. Por ejemplo, la luz quiral sintética podría permitirle monitorear las reacciones químicas quirales en tiempo real o detectar el cambio en la mano de las moléculas ". También"Espero utilizar este nuevo enfoque para separar espacialmente las moléculas con la mano opuesta utilizando láseres ultrarrápidos", concluye la profesora Dra. Olga Smirnova, profesora de la TU Berlín y directora de un grupo de teoría de MBI.
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Materiales proporcionado por Forschungsverbund Berlin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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