- 28,623
- 46
- 8 Ноя 2022
Молекулы-зеркала выдали себя под лучом закрученного лазера.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/675;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Скрученный лазерный луч помог учёным различить молекулы, которые выглядят как точные зеркальные копии друг друга. Для распознавания исследователям оказалось достаточно посчитать заряженные фрагменты, появившиеся после разрушения молекул лазерными импульсами.
Многие вещества существуют в двух формах с одинаковым химическим составом, но разным пространственным расположением атомов. Подобные молекулы называют энантиомерами. По строению энантиомеры напоминают левую и правую руки, которые невозможно полностью совместить. Разница особенно важна для биологии и фармацевтики, поскольку две зеркальные формы одного соединения могут по-разному взаимодействовать с клетками, белками и другими молекулами.
Специалисты Института фундаментальных исследований Тата, Индийского технологического института в Бомбее и Индийского технологического института в Хайдарабаде предложили использовать в качестве молекулярного зонда структурированный лазерный свет. Учёные придали лучу контролируемое вращение и дополнительное пространственное скручивание, связанное с орбитальным угловым моментом света.
Авторы сравнили принцип работы с винтом и резьбой. Правый винт подходит к правой резьбе, а противоположное направление закручивания мешает соединению. Похожим образом результат взаимодействия лазерного луча с веществом зависел от совпадения направления светового вихря с пространственной структурой молекулы.
Исследование под названием Enhanced chiral discrimination in mass spectrometry with orbital angular momentum beams опубликовано в журнале Science Advances. В эксперименте участвовали газообразные образцы R-камфоры и S-камфоры, хорошо известных зеркальных форм хиральной молекулы.
Эксперименты прошли на лазерной установке Института фундаментальных исследований Тата в Хайдарабаде. Учёные направляли на камфору ультракороткие импульсы длительностью в несколько сотен фемтосекунд, управляя направлением вращения и скручивания света.
Лазерные импульсы разрушали молекулы на заряженные фрагменты. Затем времяпролётный масс-спектрометр определял массы частиц по скорости движения к детектору. Лёгкие ионы достигали приёмника быстрее тяжёлых, что позволяло разделить продукты распада по массе.
Количество зарегистрированных фрагментов менялось в зависимости от сочетания направления скручивания лазерного луча и зеркальной формы камфоры. Простое сравнение числа ионов позволило отличить R-камфору от S-камфоры без сложного анализа траекторий частиц.
Традиционные методы распознавания энантиомеров часто измеряют очень небольшую разницу в поглощении света или отслеживают углы вылета электронов. Подобные эксперименты требуют точной настройки оборудования и сложных схем регистрации. Новый метод получает информацию непосредственно из ионного сигнала и не нуждается в измерении углового распределения частиц или одновременном обнаружении связанных событий.
Работа с газообразными образцами дала исследователям ещё одно преимущество. Отдельные молекулы не взаимодействовали с растворителем, поверхностью или соседними частицами, поэтому прибор фиксировал связь между структурой вещества и параметрами света в более чистом виде.
Структурированный лазерный луч также усилил разницу между зеркальными формами по сравнению с традиционными оптическими методами. Более заметный сигнал повышает чувствительность анализа и одновременно упрощает экспериментальную установку.
Разработка может открыть новые способы исследования хиральных соединений в химии, биологии и фармацевтике. Точное определение пространственной формы молекулы особенно важно при создании лекарств, поскольку терапевтическое действие и побочные эффекты нередко зависят от конкретного энантиомера.
<div class="articl-text-cover" style="position:relative;width:100%;max-width:800px;margin-left:auto;margin-right:auto;aspect-ratio:1200/675;margin-bottom:2rem;overflow:hidden">
<div itemprop="articleBody">Скрученный лазерный луч помог учёным различить молекулы, которые выглядят как точные зеркальные копии друг друга. Для распознавания исследователям оказалось достаточно посчитать заряженные фрагменты, появившиеся после разрушения молекул лазерными импульсами.
Многие вещества существуют в двух формах с одинаковым химическим составом, но разным пространственным расположением атомов. Подобные молекулы называют энантиомерами. По строению энантиомеры напоминают левую и правую руки, которые невозможно полностью совместить. Разница особенно важна для биологии и фармацевтики, поскольку две зеркальные формы одного соединения могут по-разному взаимодействовать с клетками, белками и другими молекулами.
Специалисты Института фундаментальных исследований Тата, Индийского технологического института в Бомбее и Индийского технологического института в Хайдарабаде предложили использовать в качестве молекулярного зонда структурированный лазерный свет. Учёные придали лучу контролируемое вращение и дополнительное пространственное скручивание, связанное с орбитальным угловым моментом света.
Авторы сравнили принцип работы с винтом и резьбой. Правый винт подходит к правой резьбе, а противоположное направление закручивания мешает соединению. Похожим образом результат взаимодействия лазерного луча с веществом зависел от совпадения направления светового вихря с пространственной структурой молекулы.
Исследование под названием Enhanced chiral discrimination in mass spectrometry with orbital angular momentum beams опубликовано в журнале Science Advances. В эксперименте участвовали газообразные образцы R-камфоры и S-камфоры, хорошо известных зеркальных форм хиральной молекулы.
Эксперименты прошли на лазерной установке Института фундаментальных исследований Тата в Хайдарабаде. Учёные направляли на камфору ультракороткие импульсы длительностью в несколько сотен фемтосекунд, управляя направлением вращения и скручивания света.
Лазерные импульсы разрушали молекулы на заряженные фрагменты. Затем времяпролётный масс-спектрометр определял массы частиц по скорости движения к детектору. Лёгкие ионы достигали приёмника быстрее тяжёлых, что позволяло разделить продукты распада по массе.
Количество зарегистрированных фрагментов менялось в зависимости от сочетания направления скручивания лазерного луча и зеркальной формы камфоры. Простое сравнение числа ионов позволило отличить R-камфору от S-камфоры без сложного анализа траекторий частиц.
Традиционные методы распознавания энантиомеров часто измеряют очень небольшую разницу в поглощении света или отслеживают углы вылета электронов. Подобные эксперименты требуют точной настройки оборудования и сложных схем регистрации. Новый метод получает информацию непосредственно из ионного сигнала и не нуждается в измерении углового распределения частиц или одновременном обнаружении связанных событий.
Работа с газообразными образцами дала исследователям ещё одно преимущество. Отдельные молекулы не взаимодействовали с растворителем, поверхностью или соседними частицами, поэтому прибор фиксировал связь между структурой вещества и параметрами света в более чистом виде.
Структурированный лазерный луч также усилил разницу между зеркальными формами по сравнению с традиционными оптическими методами. Более заметный сигнал повышает чувствительность анализа и одновременно упрощает экспериментальную установку.
Разработка может открыть новые способы исследования хиральных соединений в химии, биологии и фармацевтике. Точное определение пространственной формы молекулы особенно важно при создании лекарств, поскольку терапевтическое действие и побочные эффекты нередко зависят от конкретного энантиомера.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
