Se ha demostrado un nuevo efecto físico en la Universidad de Bath después de 40 años de persecución por parte de físicos de todo el mundo. lo que podría conducir a avances en la eficiencia de la fabricación de productos químicos, miniaturización y control de calidad en productos farmacéuticos personalizados.

Por primera vez, el equipo de investigación del Departamento de Física pudo utilizar un efecto físico, específicamente el cambio de color de la luz dispersada por las moléculas quirales, para medir la quiralidad presente. confirmando las predicciones del trabajo teórico de la década de 1970.

La técnica es 100, 000 veces más sensible que los métodos estándar que se utilizan en la actualidad.

La quiralidad describe la orientación de las moléculas, que pueden existir en formas 'diestras' o zurdas dependiendo de cómo se tuerzan en tres dimensiones. Muchas moléculas esenciales para la vida, incluido el ADN, aminoácidos y proteínas, exhiben quiralidad y la destreza manual puede cambiar totalmente su función o propiedades. Por lo tanto, conocer la quiralidad de una sustancia es a menudo de vital importancia.

Durante décadas, los científicos habían intentado demostrar que se podía determinar con precisión la quiralidad de las moléculas midiendo un efecto de cambio de color (no lineal) sobre la iluminación con luz retorcida (polarizada circularmente). En teoria, la luz retorcida podía cambiar de color y luego dispersarse de manera diferente a partir de moléculas de diferentes manos, pero esto nunca se había demostrado experimentalmente.

Dr. Ventsislav Valev, quien dirige el grupo de investigación en el Departamento de Física de la Universidad de Bath, dijo:"Hemos demostrado un nuevo efecto físico; no se puede decir eso todos los días. Ésa es exactamente la razón por la que me metí en la ciencia.

"Empezamos a pensar en el problema hace 13 años, junto con el profesor Thierry Verbiest, en KU Leuven, Bélgica. Debido a que el efecto fue tan esquivo, Sabía que la mitad de la solución sería desarrollar una configuración experimental muy sensible. Esto es lo que hice durante muchos años. La otra mitad fue encontrar las muestras correctas y estaba realmente emocionado de descubrir los resortes de plata nanoscópicos (nano-hélices) fabricados por el grupo del profesor Peer Fischer, en el Instituto Max Planck de Sistemas Inteligentes, en Stuttgart, Alemania."

Doctor. El estudiante Joel Collins tuvo un momento increíble al realizar una serie de pruebas en estos resortes.

Dijo:"Para ser honesto, mi actitud fue casi 'OK, salgamos de esto para asegurarnos de que no funcione y podamos pasar a otra cosa'. Entonces, junto con mi colega la Dra. Kristina Rusimova, notamos que realmente parecía haber un efecto, y pensé 'Hmmmm, Es interesante.'

“Seguimos repitiendo el experimento para asegurarnos de que en realidad era un efecto real y vimos que no solo está ahí, sino que es enorme, solo estábamos usando concentraciones realmente bajas de nuestras nano-hélices.

"Por mi parte, Realmente no reconocí lo importante que es y esperaba que alguien viniera y lo hiciera pedazos, decir - 'no has pensado en eso' o 'te has perdido esto'. Pero con el tiempo me he dado cuenta de que este es en realidad un resultado fantástico ".

La geometría experimental es de hecho bastante simple; los nano-manantiales se dispersan en agua dentro de un recipiente de vidrio donde se esparcen al azar. Luego se les apunta con un láser. La torsión (polarización circular) del láser se cambia periódicamente y se analiza la luz dispersada desde el contenedor a 90 ° para determinar la quiralidad de los resortes presentes. La investigación se publica en Revisión física X .

El Dr. Valev agregó:"Han tomado 40 años, la gente ha estado buscando esto sin éxito, y no por falta de intentarlo. Es asombroso. La teoría fue bastante controvertida, la gente pensó que tal vez el efecto era imposible de observar, tal vez había algo más allí, bloqueándolo.

"Durante 200 años, Los científicos han estado usando el mismo método para medir la quiralidad. No es muy sensible pero es robusto y simple, sin embargo, las mediciones precisas de la quiralidad se han convertido en un obstáculo importante para la nanotecnología quiral de origen humano debido a los falsos positivos.

"Ahora tenemos un método 100, 000 veces más sensible, libre de falsos positivos. Actualmente está surgiendo un nuevo tipo de proceso de fabricación. Se llama 'lab-on-a-chip' y nuestro efecto encaja muy bien con él.

"Una prueba más sensible significa que puede utilizar cantidades menores en el control de calidad y reducir el desperdicio, hay aplicaciones en la fabricación de productos químicos y farmacéuticos, así como en microfluídica, en miniaturización y para el desarrollo de tecnologías farmacéuticas personales ".

Fuentes láser avanzadas, equipos de detección sensibles y técnicas de nanofabricación de última generación se han unido para permitir la observación experimental del nuevo efecto.

Profesor David Andrews, de la Universidad de East Anglia, teorizó el efecto hace 40 años. Dijo:"El trabajo pionero del Dr. Valev es un logro inteligente y muy significativo, porque se ha dado cuenta de un tipo de aplicación que nunca podría haber sido imaginado cuando se estableció la teoría por primera vez, hace cuarenta años.

"¡Sus resultados sirven de estímulo para todos los teóricos puros!"

Próximo, los investigadores utilizarán sus hallazgos para caracterizar moléculas quirales y desarrollar sus aplicaciones tecnológicas.

El artículo "Primera observación de la actividad óptica en la dispersión hiper-Rayleigh" se publica en Revisión física X .