科学家合成具有新的内在手性的光 以区分镜子分子

光是区分右手和左手手性分子的最快方法，在化学和生物学中具有重要的应用。然而，普通的光仅微弱地感测分子的手感。Max Born非线性光学和短脉冲光谱研究所(MBI)，以色列理工学院(Technion)和柏林工业大学(TU Berlin)的研究人员现在报告了一种生成和表征合成手性光的方法，该方法可以识别分子的惯性非常明显地 他们的共同成果刚刚出现在《自然光子学》中。

像左手和右手一样，自然界中的某些分子具有镜像孪生子。但是，尽管这些孪生分子看起来很相似，但它们的某些特性却可能非常不同。例如，分子的手性或手性在化学，生物学和药物开发中起着至关重要的作用。虽然一种分子可以治愈疾病，但其镜像孪生子或对映异构体可能有毒甚至致命。

很难区分彼此相反的手性分子，因为它们看起来相同且行为相同，除非它们与另一个手性对象相互作用。长期以来，光一直用于检测手征性，电磁场的振荡沿光传播方向在空间中绘制了手征性螺旋。根据螺旋是顺时针还是逆时针旋转，光波是右旋还是左旋。但是，由光波长决定的螺旋节距大约是分子大小的1000倍。因此，相比于几乎不对其手性作出反应的微小分子，轻螺旋是一个巨大的圆圈。

MBI，Technion和柏林理工大学的科学家提出的解决此问题的创新方法是，合成一种新型的手征光，该手征光可以在空间的每个点及时绘制一个手征结构。MBI研究人员David Ayuso博士解释说：“ 可以调节这种新光的手性，以使一种对映异构体能够与其主动相互作用并发出明亮的光，而另一种对映异构体则根本不会与之相互作用。”和文章的第一作者。

科学家们用数学方法描述了这种新的手性光，并通过模拟它与手性分子的相互作用来测试他们的模型。此外，他们展示了如何在实验室中创建这种光，将两个会聚两个不同频率的光波的会聚激光束融合在一起。通过调节不同频率之间的相移，科学家可以控制这种合成手性光的手性，从而选择与之强烈相互作用的分子类型。

“合成手性光通过全新的电磁场固有对称性来描述，这非常令人兴奋，”博士Ofer Neufeld说道。是Technion物理系的学生，论文的第二作者(同等贡献)。

研究人员预见了该新方法在化学和生物学领域的各种潜在应用。例如，合成手性光可以使研究人员实时监控手性化学反应或检测分子的手性转换。“我们也希望使用这种新方法，使用超快激光以相反的惯性在空间上分离分子，”柏林工业大学教授，MBI理论小组负责人Olga Smirnova教授说。