Algunas moléculas pueden existir en dos formas de imagen especular, similar a nuestras manos. Aunque los denominados enantiómeros tienen propiedades físicas casi idénticas, Ellos no son los mismos. El hecho de que se comporten entre sí como una imagen y un espejo se llama quiralidad (del griego "cheiro", que significa mano). En naturaleza, sin embargo, a menudo solo existe un enantiómero, por ejemplo en aminoácidos, ADN o azúcares. Las enzimas que producen estas moléculas son en sí mismas quirales y, por lo tanto, solo producen un tipo de enantiómero.

Esta preferencia por la naturaleza tiene consecuencias de gran alcance. Por ejemplo, Los enantiómeros de las drogas pueden tener modos de acción completamente diferentes, como ser tóxico o completamente ineficaz. La industria alimentaria y cosmética también está interesada en la quiralidad porque las fragancias y los sabores pueden percibirse de forma diferente según el enantiómero. Por lo tanto, los químicos a menudo intentan producir solo un enantiómero o, si esto no es posible, para separar mezclas de enantiómeros.

Para distinguir los enantiómeros entre sí, los químicos usan luz polarizada porque los enantiómeros giran en el plano de la luz polarizada en direcciones opuestas. La ruptura o formación de enlaces químicos tiene lugar en una escala de tiempo muy corta, es decir, en unos pocos femtosegundos (cuadrillonésimas de segundo). Con las medidas existentes, no ha sido posible monitorear la quiralidad en períodos de tiempo tan cortos y así seguir un proceso químico.

Comprender las reacciones de las moléculas quirales.

Investigadores dirigidos por Hans Jakob Wörner, Profesor del Departamento de Química y Biociencias Aplicadas, ahora han desarrollado un nuevo método para observar cambios en la quiralidad directamente durante una reacción química en tiempo real. Los investigadores han generado pulsos de láser de femtosegundos, con hecho a medida, polarizaciones temporalmente variables, que son ellos mismos quirales. Este nuevo enfoque les permitió por primera vez lograr simultáneamente la sensibilidad necesaria a la quiralidad y la resolución temporal.

En su experimento, que los científicos informaron en la revista científica PNAS , excitaron la molécula quiral gaseosa (R) -2-yodobutano con dos pulsos de láser ultravioleta ultracortos. La excitación hizo que se rompiera el enlace entre el carbono y el yodo. En este proceso, el radical 2-butilo se forma inicialmente en una conformación quiral, que pierde rápidamente su quiralidad. Con la ayuda de los pulsos láser polarizados recientemente desarrollados, luego pudieron seguir en vivo cómo desaparece la quiralidad después de la ruptura del enlace debido a la escisión del átomo de yodo.

Este nuevo método también se puede aplicar a la fase líquida o sólida para observar los cambios extremadamente rápidos en la quiralidad molecular, como dicen los científicos. La posibilidad de hacer que los procesos fotoquímicos quirales sean directamente accesibles en escalas de tiempo tan cortas ahora permite comprender mejor las reacciones de las moléculas quirales. Esto podría facilitar el desarrollo de métodos nuevos o mejorados para la producción de compuestos enantioméricamente puros.