Explorando el misterio de la destreza molecular en la naturaleza, los científicos han propuesto un nuevo esquema experimental para crear moléculas espejo hechas a medida para el análisis. La técnica puede hacer que las moléculas ordinarias giren tan rápido que pierdan su simetría y forma normales y en su lugar se formen espejadasversiones entre sí. El equipo de investigación de DESY, Universität Hamburg y University College London en torno al líder del grupo Jochen Küpper describe el método innovador en la revista Cartas de revisión física . La exploración adicional de la mano, o quiralidad de la antigua palabra griega para "cheir", no solo mejora la comprensión del funcionamiento de la naturaleza, sino que también podría allanar el camino para nuevos materiales y métodos.
Al igual que sus manos, muchas moléculas en la naturaleza existen en dos versiones que son imágenes especulares entre sí. "Por razones desconocidas, la vida como la conocemos en la Tierra prefiere casi exclusivamente proteínas zurdas, mientras que el genoma está organizado como"Doble hélice para diestros", explica Andrey Yachmenev, quien dirige este trabajo teórico en el grupo de Küpper en el Centro para la Ciencia del Láser de Electrones Libres CFEL. "Durante más de un siglo, los investigadores están desentrañando los secretos de esta lateralidad en la naturaleza,lo que no solo afecta al mundo vivo: las versiones espejo de ciertas moléculas alteran las reacciones químicas y cambian el comportamiento de los materiales ". Por ejemplo, la versión para diestros de caravone C 10 H 14 O le da a la alcaravea su sabor distintivo, mientras que la versión para zurdos es un factor clave para el sabor de la menta verde.
La mano, o quiralidad, solo ocurre naturalmente en algunos tipos de moléculas. "Sin embargo, puede inducirse artificialmente en las llamadas moléculas simétricas de la parte superior", dice el coautor Alec Owens del Centro de Imagen Ultrarrápida CUI."Si estas moléculas se agitan lo suficientemente rápido, pierden su simetría y forman dos formas especulares, dependiendo de su sentido de rotación. Hasta ahora, se sabe muy poco sobre este fenómeno de quiralidad inducida por rotación, porque apenas existen esquemas para su generación.que se puede seguir experimentalmente ".
El equipo de Küpper ahora ha ideado computacionalmente una manera de lograr esta quiralidad inducida por rotación con parámetros realistas en el laboratorio. Utiliza pulsos láser en forma de sacacorchos conocidos como centrífugas ópticas. Para el ejemplo de la fosfina PH 3 sus cálculos de mecánica cuántica muestran que a velocidades de rotación de billones de veces por segundo, el enlace fósforo-hidrógeno sobre el que gira la molécula se vuelve más corto que los otros dos de estos enlaces y, según el sentido de rotación, dos formas quiralesde fosfina emergen."Utilizando un fuerte campo eléctrico estático, se puede seleccionar la versión para zurdos o diestros de la fosfina giratoria", explica Yachmenev."Para seguir logrando la rotación unidireccional ultrarrápida, el sacacorchos-láser debe ajustarse con precisión, pero con parámetros realistas".
Este esquema promete un camino completamente nuevo a través del espejo hacia el mundo del espejo, ya que en principio también funcionaría con otras moléculas más pesadas. De hecho, estas en realidad requerirían pulsos láser y campos eléctricos más débiles, pero eran demasiadocomplejo que se resolverá en estas primeras etapas de la investigación. Sin embargo, como la fosfina es altamente tóxica, probablemente se preferirían moléculas más pesadas y también más lentas para los experimentos.
El método propuesto podría generar moléculas de espejo hechas a medida, y la investigación de sus interacciones con el medio ambiente, por ejemplo con luz polarizada, debería ayudar a penetrar más en los misterios de la mano en la naturaleza y explorar su posible utilización, espera Küpper, quientambién es profesor de física y química en la Universität Hamburg: "Facilitar una comprensión más profunda del fenómeno de la mano derecha de esta manera también podría contribuir al desarrollo de moléculas y materiales hechos a medida basados en la quiralidad, estados novedosos de la materia y el potencialutilización de la quiralidad inducida por rotación en nuevos metamateriales o dispositivos ópticos. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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