«В фармацевтике возможность перевести молекулу из одной хиральности в другую, используя свет вместо влажной химии, была бы мечтой», – говорит профессор Рейнхард Дорнер из Института атомной физики Университета Гете. Его докторант Килиан Фере приблизил эту мечту на шаг ближе к реализации.
Его наблюдение: формирование правосторонней или левосторонней версии зависит от направления, с которого лазерный луч падает на инициатор.
Для своего эксперимента Килиан Фере использовал плоскую молекулу муравьиной кислоты.
Он активировал его интенсивным лазерным импульсом с круговой поляризацией, чтобы перевести его в хиральную форму. В то же время излучение заставило молекулу разбиться на ее атомные компоненты. Для эксперимента необходимо было уничтожить молекулу, чтобы можно было определить, была ли создана дубликат или зеркальная версия.
Для анализа Фере использовал «реакционный микроскоп» (метод COLTRIMS), разработанный в Институте атомной физики. Это позволяет исследовать отдельные молекулы в молекулярном пучке. После взрывного разрушения молекулы данные, предоставленные детектором, можно использовать для точного расчета направления и скорости пути фрагментов.
Это позволяет восстановить пространственную структуру молекулы.
Чтобы в будущем создавать хиральные молекулы с желаемой хиральностью, необходимо обеспечить одинаковую ориентацию молекул относительно лазерного импульса с круговой поляризацией. Этого можно добиться, предварительно ориентируя их с помощью длинноволнового лазерного излучения.
Это открытие может также сыграть решающую роль в создании большего количества молекул с однородной хиральностью. Однако исследователи считают, что в таких случаях, вероятно, будут излучаться жидкости, а не газы. «Перед тем, как мы зайдем так далеко, предстоит проделать большую работу», – считает Килиан Фере.
Обнаружение хиральных молекул и манипулирование ими с помощью света находится в центре внимания приоритетной программы под запоминающимся названием «ELCH», которая с 2018 года финансируется Немецким исследовательским советом. Ученые из Касселя, Марбурга, Гамбурга и Франкфурта объединили свои усилия в этой программе. «Долгосрочное финансирование и тесное сотрудничество с приоритетной программой предоставляют нам необходимые ресурсы, чтобы научиться контролировать хиральность в большом классе молекул в будущем», – заключает Маркус Шоффлер, один из руководителей Франкфуртского проекта приоритетной программы.