Za pomocą wiązek laserowych naukowcy chcą posortować cząsteczki odbicia lustrzanego. Jak dotąd działa to tylko na papierze. Zdjęcie: Birgit Lachner, wikipedia.de
Czytaj na głos Grupa fizyków teoretycznych z Uniwersytetu w Bazylei wraz z kolegami z Chińskiej Akademii Nauk opracowała metodę sortowania cząsteczek chiralnych? przynajmniej na papierze. Cząsteczki są wystrzeliwane w wiązkę w próżni przez trzy różne wiązki laserowe, których częstotliwości pobudzają elektrony cząsteczek do przejścia energii. Zgodnie z obliczeniami naukowców cząsteczki są odchylane w różny sposób od kierunku lotu w zależności od ich ręczności i stanu wirowania, dzięki czemu można je sortować. Cząsteczka jest określana jako chiralna, jeśli może występować w dokładnie dwóch wzajemnie lustrzanych stanach obrazu. Ponieważ często tylko jeden z dwóch stanów (leworęczny lub praworęczny) ma pożądaną funkcję biochemiczną, na przykład w biologii komórkowej, molekuły chiralne były przedmiotem badań przez wiele dziesięcioleci.

Christoph Bruder i jego koledzy opracowali teraz koncepcję, zgodnie z którą cząsteczki chiralne można sortować według ich chiralności i wartości ich spinu. W tym celu cząstki muszą przelatywać przez trzy zachodzące na siebie wiązki laserowe, których częstotliwości muszą być jednak dokładnie dopasowane do użytych cząsteczek.

Dwie z trzech wiązek laserowych muszą stymulować naukowców do badania przejść elektronowych w cząsteczkach, które są dokładnie takie same dla obu. Trzeci promień natomiast stymuluje przejście energii, której faza mechaniki kwantowej jest różna dla cząsteczek lewo- i praworęcznych.

Co więcej, jeśli wszystkie cząsteczki wiązki skierują się w tym samym kierunku, doświadczą, przechodząc przez wiązkę, w zależności od ręczności (w lewo lub w prawo) i stanu wirowania (a dokładniej rzutu osi obrotu w danym kierunku - w górę lub w dół). inne odwrócenie uwagi od jej trajektorii. W ten sposób cząsteczki są podzielone na cztery różne grupy, odpowiadające czterem kombinacjom obu rąk i stanów wirowania. pokaz

Bruder porównuje swoją koncepcję ze słynnym eksperymentem fizyki kwantowej Sterna-Gerlacha, w którym wiązka atomów w polu magnetycznym jest dzielona na dwie orbity o różnych stanach spinowych. Naukowcy zwracają jednak uwagę, że ich działanie jest wyjątkowo słabe i dlatego prawdopodobnie tylko w laboratorium z ultrazimnymi cząsteczkami można zaobserwować. Chociaż praktyczne zastosowania sortowania cząsteczek chiralnych są w związku z tym wątpliwe, proponowany eksperyment pozwoliłby na przeprowadzenie fundamentalnej fizyki.

Physical Review Letters, t. 99, art. 130403 Stefan Maier

© science.de

Zalecane Wybór Redakcji