Zmiana chiralności na zawołanie

Zmiana chiralności na zawołanie

Naukowcy są coraz bliżej opracowania techniki umożliwiającej zmianę chiralności cząsteczek chemicznych. Wszystko to dzięki chemii kwantowej. Zmiana postaci przestrzennej molekuł może otworzyć ogromne możliwości w katalizie oraz procesach biochemicznych, gdzie często tylko jeden enancjomer jest aktywny chemicznie lub biologicznie.

Chiralność cząsteczek to cecha cząsteczek polegająca tym, że cząsteczka wyjściowa i jej lustrzane odbicie nie są identyczne i nie można ich nałożyć na siebie w przestrzeni. Cząsteczki chiralne występują w formie dwóch izomerów optycznych - enancjomerów. Związki chiralne cechuje dodatkowa własność - tzw. aktywność optyczna, zwana również czynnością optyczną. Jest to zdolność do skręcania o pewien kąt płaszczyzny światła spolaryzowanego liniowo.

Dominik Kröner oraz Bastian Klaumünzer z Uniwersytetu w Poczdamie udowodnili, że cząsteczkę achiralną można za pomocą impulsów laserowych zmienić w zarówno „lewą” jak i „prawą” odmianę chiralną. Naukowcy ci pracują nad sposobem zmiany chiralności przy pomocy promieni lasera oraz problemem opisu kwantowo-mechanicznego tego zjawiska. Przeprowadzili oni symulacje kwantowe oddziaływań pulsowego promieniowania laserowego z zakresu podczerwieni i ultrafioletu na cząsteczkę fluorowej pochodnej styrenu. Okazało się, że promień lasera może wywołać obrót wokół wiązania łączącego pierścień benzenowy z grupą etylenowym. Dzięki temu otrzymać można obie postacie chiralne oraz postać achiralną, która niestety jest najbardziej trwałą.

Teraz przed Kornerem i Klaumünzererm stoi największe wyzwanie – zrealizowanie swojej pracy na drodze eksperymentalnej, a więc potwierdzenie, że ich sposób działa w rzeczywistości. Niestety niedoskonałości teorii kwantowej nie pozwalają na dokładnej odwzorowanie wszystkich możliwych oddziaływań, a więc to co jest prawdziwe w teorii być może nie sprawdzi się w praktyce. Ponadto na razie naukowcy korzystali z uproszczonego modelu oddziaływań, w najbliższym czasie model niemieckich naukowców rozszerzony będzie o wpływ większej liczby stopni swobody, rozproszenia energii oraz efektów temperaturowych.

(pj)