Muchos de los componentes moleculares de la vida tienen dos versiones que son imágenes especulares entre sí, conocidos como enantiómeros. Aunque aparentemente idéntico, los dos enantiómeros pueden tener un comportamiento químico completamente diferente, un hecho que tiene importantes implicaciones en nuestra vida diaria. Por ejemplo, mientras que una versión del compuesto orgánico carvona huele a menta verde, la forma del espejo huele a semilla de alcaravea. En farmacología y diseño de fármacos puede ser fundamental poder distinguir entre los dos enantiómeros y separarlos si es necesario. ya que las consecuencias pueden cambiar la vida. Por ejemplo, mientras que un enantiómero de los betabloqueantes se dirige selectivamente al corazón, el otro actúa solo sobre las membranas celulares del ojo.

Ahora, un equipo de investigación de DESY, Universität Hamburg y University College London han ideado un nuevo enfoque innovador para separar moléculas espejo y, al hacerlo, introdujeron un nuevo marco teórico para comprender el fenómeno. El trabajo se publica en la revista Cartas de revisión física . Las moléculas que existen en versiones espejo unas de otras se llaman quirales después de la palabra griega antigua para mano, refiriéndose al hecho de que la mano derecha y la izquierda son versiones en espejo una de otra. Por razones hasta ahora desconocidas, la vida a menudo favorece una versión:mientras que las proteínas casi siempre son zurdas, los azúcares suelen ser diestros.

"Tradicionalmente, El análisis quiral se ha restringido a los líquidos, pero estamos viendo un aumento creciente en los métodos en fase gaseosa, ya que ofrecen una sensibilidad mucho mayor. "dice el científico de DESY, Andrey Yachmenev, autor principal del estudio. "La capacidad de enfriar gases cerca del cero absoluto nos permite un mejor control de nuestra muestra, y esto, a su vez, puede aprovecharse para separar eficazmente los enantiómeros y producir mayores rendimientos de un enantiómero en lugar del otro ".

En el corazón de su enfoque se encuentra una configuración de láser especialmente diseñada compuesta por una centrífuga óptica, un pulso láser en forma de sacacorchos que puede hacer girar moléculas increíblemente rápido, más de un billón de veces por segundo. Cuando se combina con un campo eléctrico adicional, toda la configuración se vuelve quiral y los dos enantiómeros se comportan de manera diferente, mostrando una dinámica cuántica única.

"La interacción del campo láser con una molécula quiral crea lo que llamamos un diastereómero inducido por campo, "explica el coautor Emil Zak de DESY. Los diastereómeros son configuraciones diferentes del mismo compuesto que no son versiones espejo entre sí. Las distintas características de los diastereoisómeros se pueden utilizar para separar los enantiómeros en el espacio". nuestro enfoque es controlable y podemos aumentar la producción de un enantiómero sobre el otro simplemente cambiando el tiempo que las moléculas pasan interactuando con el campo láser, "agrega el coautor Alec Owens de University College London.

El esquema se ha demostrado computacionalmente en la molécula quiral prototípica de óxido de propileno (C3H6O), que, por cierto, también fue la primera molécula quiral orgánica compleja que se detectó en el espacio interestelar. Ahora se están realizando esfuerzos para realizar experimentos en DESY y capitalizar las técnicas de deflexión electrostática pioneras en el grupo Controlled Molecule Imaging dirigido por Jochen Küpper en el Center for Free-Electron Laser Science CFEL. una institución conjunta de DESY, Sociedad Max Planck, y Universität Hamburg.

"La manipulación de moléculas quirales en fase gaseosa está atravesando un período de desarrollo emocionante, tanto para aplicaciones prácticas utilizadas en la industria, y para proporcionar nuevos conocimientos sobre lo que es un aspecto fundamental de la naturaleza, "dice Yachmenev." El origen de la quiralidad y la destreza de la vida es uno de los grandes misterios, pero nos estamos acercando gradualmente a una comprensión más profunda y completa ".