研究人員開發出可實時跟踪分子手性的儀器

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手性分子以兩種形式存在,被稱為對映體。它們是彼此的鏡像,不可疊加--很像一雙手。雖然大多數化學和物理特性是共享的,但對映體在(生物)化學現像中會產生不利影響。比如一個蛋白質或酶可能只結合一個目標分子的一種對映體形式。因此,識別和控製手性往往是設計(生物)化學化合物的關鍵,比如在食品、香水和製藥行業。

研究人員開發出可實時跟踪分子手性的儀器-第1张图片-頭條新聞網

圓二色譜是識別手性的最流行的方法,測量手性材料如何以不同的方式吸收左圓偏振光和右圓偏振光以直接識別對映體對。圓二色譜還可以通過其手性反應幫助解決分子的構象--這一特點使其成為(生物)化學科學中流行的分析工具。

然而到目前為止,圓二色譜在時間分辨率和光譜範圍方面受到限制。由EPFL的Majed Chergui小組的Malte Oppermann領導的研究人員現在開發出了一種新的時間分辨儀器,它可以測量皮秒內的圓二色譜變化,這意味著它可以在分子的整個(生物)化學活動中“拍攝”其手性的超快快照。這意味著捕捉光激發分子的手性成為可能,另外還能解決驅動吸收的光能轉換的構象運動。

在跟日內瓦大學的Jérôme Lacour小組和比薩大學的Francesco Zinna小組的合作中,研究人員使用這種新方法研究了“鐵基自旋交叉複合物”的磁開關動力學--這是一類重要的金屬有機分子,在磁性數據存儲和處理設備中具有廣闊的應用前景。經過幾十年的研究,它們的磁性狀態的失活機制仍沒有得到解決--儘管它對磁性數據存儲非常重要。

研究人員進行了一個時間分辨的圓二色譜實驗,結果發現磁化的喪失是由分子結構的扭曲驅動的,其扭曲了其手性對稱性。值得注意的是,研究小組還能通過抑制改性複合物中的扭曲運動來減慢磁化狀態的衰減。

Malte Oppermann表示:“這些突破性的實驗表明,時間分辨的圓二色譜獨特地適合捕捉驅動許多(生物)化學過程的分子運動。這為研究具有挑戰性的動態現象提供了一種新的方法--如合成分子馬達的超速旋轉以及蛋白質和酶在其本地液體環境中的構象變化。”

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