Фемтосекундный лазер визначає потрібний стереоизомер

Відрізнити молекулу, що володіє однією оптичною конфігурацією від іншої, як правило, не так просто, проте проведення такого аналізу необхідно, так як один з оптичних ізомерів може бути лікарським препаратом, а його оптичний антипод – отрутою, мутагеном або тератогеном. Один з відносно нових способів аналізу оптично активних з’єднань може полягати в хиральном розпізнаванні речовин в газовій фазі. Таке розпізнавання грунтується на застосуванні синхротронного випромінювання (пучок фотонів з високою енергією, що виходить з підсилювача часток), що сприяє «виштовхування» електронів з молекули та аналізу траєкторії вибитих електронів. В останньому дослідженні вчені з Німеччини продемонстрували, що подібного роду експерименти можна провести з допомогою компактної лазерною системою.

 

 

 

 

 

 

Малюнок з Angew. Chem. Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/anie.201109035

Основний «фокус» дослідників полягає в заміні індивідуального фотона з високою енергією трьома фотонами з лазерного випромінювання, поетапно збудливими молекулу через кілька перехідних рівнів до вивільнення електрона (цей метод відомий як резонансно-посилена багатофотонна іонізація – REMPI, Resonance-Enhanced Multi-Photon Ionization). Томас Баумерт (Thomas Baumert) з Університету Касселя зазначає, що метод REMPI дозволяє викликати втрату молекулою електрона з меншими енергетичними витратами, але при більш інтенсивному опроміненні об’єкта.

 

Для проведення вимірювань подібного роду необхідно домогтися кругової поляризації світла. Як це можна уявити? «Звичайний» світ складається з хвиль, коливання яких орієнтовані випадковим чином, але при цьому перпендикулярні осі поширення світла. Кругова поляризація світла – одне з проявів поперечної по відношенню до напрямку поширення електромагнітних хвиль анізотропії, внаслідок «поперечности» коливань векторів напруженості електричного і магнітного полів хвилі, при якій відсутня осьова симетрія хвилі по відношенню до напряму її поширення.

 

Молекули в газовій фазі характеризуються випадковою орієнтацією, завдяки чому лазерний промінь потрапляє на них під усіма можливими кутами; вибиті електрони також залишають молекули під усіма можливими кутами. Тим не менш, застосування спеціальної конфігурації вимірювань і спеціальних способів обробки результатів дослідники змогли визначити розподіл кутів розльоту електронів. Для лінійно поляризованого світла розподіл електронів симетрично, однак якщо причиною вибивання електронів з молекул є світло з круговою поляризацією, спостерігається асиметричний розподіл кутів розльоту електронів по відношенню до променя лазера.

 

Така асиметрія звертається, якщо замінити напрямок поляризації світла – цей ефект відомий як фотоелектронний циркулярний дихроїзм. Аналогічний ефект можна спостерігати, якщо поляризація світла не змінюється, але ми маємо справу з левовращающімі і правовращающими ізомерами. Дослідники продемонстрували фотоелектронний циркулярний дихроїзм на прикладі оптично активних камфори і фенхона.

 

 

Фотоелектронний циркулярний дихроїзм раніше спостерігався лише при опроміненні оптично активних з’єднань синхротронным випромінюванням. Система, розроблена дослідниками з Німеччини, відрізняються у вигідну сторону тим, що для аналізу тут використовується лише компактна лазерна система, тому, як вважають розробники, їх метод може знайти застосування в аналізі хіральних продуктів органічного синтезу.

 

Джерело: Angew. Chem. Int. Ed., 2012, DOI: 10.1002/anie.201109035

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *