Көптеген молекулалар екі түрлі формада бола алады, олар бір-бірінің айнадағы бейнесі сияқты, мысалы, сол және оң қол секілді. Сырттай ұқсастығына қарамастан, мұндай молекулалық егіздер, әсіресе биологиялық жүйелер мен фармацевтикалық препараттарда, әртүрлі қасиеттер көрсете алады. Бұл энантиомерлерді (немесе хиральды молекулаларды) ажырату ғылым мен технологияда маңызды міндет болып қала береді.

Хиральдылық принципі және құрылымданған жарықтың рөлі

Молекулалық хиральдылықты түсіну үшін бұранда мен гайкаға ұқсастық келтіруге болады: оң бұранда оң жіпке сәйкес келеді, ал сол бұранда — сәйкес келмейді. Зерттеулер көрсеткендей, арнайы құрылымданған жарық өзіндік бұранда тәрізді зонд қызметін атқара алады және молекулалармен олардың хиральдылығына байланысты әртүрлі әрекеттеседі.

Жаңа әдістің жасалуы

Tata Institute of Fundamental Research, Indian Institute of Technology Mumbai және Indian Institute of Technology Hyderabad ғалымдары тек айналатын ғана емес, сонымен қатар таралу барысында бұралатын жарық жасады. Мұндай жарық хиральды молекуламен әрекеттескенде, өзара әрекет сипаты жарықтың бұралу бағыты мен молекуланың табиғи хиральдылығының сәйкестігіне байланысты болады. Бұл айқын айырмашылықты тудырады, соның арқасында қай айна бейнесі бар екенін анықтауға болады.

Эксперименттер жүргізу

Эксперименттер TIFR Hyderabad лазерлік зертханасында өтті. Зерттеушілер басқарылатын айналу және бұралуы бар ультрақысқа лазерлік импульстарды (ұзақтығы бірнеше жүз фемтосекунд) R- және S-камфораның газ тәрізді үлгілеріне бағыттады — бұл белгілі хиральды молекулалар. Лазерлік импульстар молекулаларды зарядталған фрагменттерге ыдыратты, кейін оларды ұшу уақытына негізделген масс-спектрометр арқылы талдады. Бұл құрал иондарды детекторға жету жылдамдығы бойынша анықтайды: жеңіл фрагменттер ауырлардан бұрын жетеді.

Негізгі нәтижелер

Фрагменттердің саны жарықтың бұралуы мен молекуланың хиральдылығының үйлесіміне байланысты екені анықталды. Фрагменттер санын салыстыру арқылы екі айна бейнесін ажыратуға мүмкіндік туды. Дәстүрлі әдістер жарықтың жұтылуындағы болмашы айырмашылықтарды өлшейді немесе электрондардың шығу бағытын бақылайды және күрделі жабдық пен дәл баптауды қажет етеді, ал жаңа әдіс хиральдылықты тікелей иондық сигналдар арқылы анықтайды, бұл өлшеуді жеңілдетіп, сезімталдықты арттырады.

Артықшылықтары мен болашағы

Зерттеулер молекулалардың газ фазасында жүргізілді, бұл еріткіштер мен беттердің әсерін болдырмады және құрылымданған жарықтың молекула формасымен әрекеттесуін дәлірек бақылауға мүмкіндік берді. Бұралған жарықты қолдану энантиомерлер арасындағы айырмашылықты күшейтті, нәтижесінде сигналдар дәстүрлі оптикалық әдістерге қарағанда әлдеқайда күшті болды.

Ғылым мен технология үшін маңызы

Алынған нәтижелер жарық пен заттың өзара әрекеттесуінің жаңа тәсілін ашады. Бұралған лазерлік сәулелерді зонд ретінде пайдалану молекулалардың хиральдылығын қарапайым әрі дәл анықтауға мүмкіндік береді. Бұл әдіс химияда, биологияда және фармацевтикада қолданылуы мүмкін, мұнда дұрыс энантиомерді таңдау өте маңызды, себебі бір молекуланың айна бейнелері мүлде әртүрлі биологиялық немесе медициналық қасиеттерге ие болуы мүмкін.