La identificación de moléculas para diestros y zurdos es un paso crucial para muchas aplicaciones en química y farmacéutica. Un equipo de investigación internacional (CELIA-CNRS / INRS / Berlin Max Born Institute / SOLEIL) ha presentado ahora un nuevo método original y muy sensible. Los investigadores utilizan pulsos de láser de duración extremadamente corta para excitar los electrones de las moléculas en un movimiento de torsión. cuya dirección revela la destreza de las moléculas. Los resultados de la investigación aparecen en Física de la naturaleza .

¿Eres diestro o zurdo? No, no te estamos preguntando, querido lector; estamos preguntando a sus moléculas. No hace falta decir que, dependiendo de la mano que uses, sus dedos se envolverán de una forma u otra alrededor de un objeto cuando lo agarre. Sucede que esta destreza, o 'quiralidad', también es muy importante en el mundo de las moléculas. De hecho, podemos argumentar que la mano de una molécula es mucho más importante que la suya:algunas sustancias serán tóxicas o beneficiosas dependiendo de qué "gemelo espejo" esté presente. Por tanto, determinados medicamentos deben contener exclusivamente al gemelo diestro o zurdo.

El problema radica en identificar y separar moléculas diestras de zurdas, que se comportan exactamente igual a menos que interactúen con otro objeto quiral. Un equipo de investigación internacional ha presentado ahora un nuevo método que es extremadamente sensible para determinar la quiralidad de las moléculas.

Sabemos que las moléculas pueden ser quirales desde el siglo XIX. Quizás el ejemplo más famoso sea el ADN, cuya estructura se asemeja a un sacacorchos diestro. Convencionalmente la quiralidad se determina utilizando la llamada luz polarizada circularmente, cuyos campos electromagnéticos giran en sentido horario o antihorario, formando un "sacacorchos" derecho o izquierdo, con el eje a lo largo de la dirección del rayo de luz. Esta luz quiral es absorbida de manera diferente por moléculas de mano opuesta. Este efecto, sin embargo, es pequeño porque la longitud de onda de la luz es mucho más larga que el tamaño de una molécula:el sacacorchos de la luz es demasiado grande para detectar la estructura quiral de la molécula de manera eficiente.

El nuevo método sin embargo, amplifica enormemente la señal quiral. "El truco consiste en disparar un pulso láser circularmente polarizado en las moléculas, ", dice Olga Smirnova del Instituto Max Born. Este pulso dura solo unas décimas de billonésima de segundo y transfiere energía a los electrones de la molécula, excitándolos en movimiento helicoidal. El movimiento de los electrones sigue naturalmente una hélice hacia la derecha o hacia la izquierda en el tiempo, dependiendo de la orientación de la estructura molecular en la que residen.

Su movimiento ahora puede ser probado por un segundo pulso de láser. Este pulso también debe ser corto para captar la dirección del movimiento de los electrones y tener suficiente energía fotónica para eliminar los electrones excitados de la molécula. Dependiendo de si se movían en sentido horario o antihorario, los electrones volarán fuera de la molécula a lo largo o en sentido opuesto a la dirección del rayo láser.

Esto permite a los experimentadores de CELIA determinar la quiralidad de las moléculas de manera muy eficiente, con una señal 1000 veces más fuerte que con el método más utilizado. Y lo que es más, podría permitir que uno inicie reacciones químicas quirales y las siga en el tiempo. Se trata de aplicar pulsos de láser muy cortos con la frecuencia portadora correcta. La tecnología es la culminación de la investigación básica en física y solo ha estado disponible desde hace poco. Podría resultar extremadamente útil en otros campos donde la quiralidad juega un papel importante, como la investigación química y farmacéutica.

Habiendo logrado identificar la quiralidad de las moléculas con su nuevo método, los investigadores ya están pensando en desarrollar un método para la separación láser de moléculas diestras y zurdas.