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2018-03-01跨國團隊運用雷射脈衝有效分辨分子左右旋
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【本刊訊】在化學與藥學的領域裡，分辨一個分子的左右旋相當關鍵。法國研究團隊CELIA-CNRS、INRS、SOLEIL與柏林麥克斯波恩研究中心（Max Born Institute） 日前於《自然物理》（Nature Physics）發布研究，在短時間內的雷射脈衝下激發分子內電子的螺旋動作，便能對其作進一步確認。
人類擁有慣用手的分別，科學家發現連分子也不例外。人們能自然地使用慣用手操作掌內的物品或工具，而這種慣用手勢，稱之為「手性（chirality）」的特性在分子世界裡也相當重要，事實上這可能比人類的慣用手區分來得重要許多。
從某些物質裡所展現的鏡像雙生子（mirrortwin）可以看出該物質具毒性或益處，也因此某些藥物必須僅包含左右其中一種雙生子。當中的問題在於區別右旋分子與左旋分子的不同，畢竟在與另一具有手性的物體作用前，它們的行為基本上完全一樣，而就在日前，該團隊運用這樣的分子特性找到辨識分子螺旋方向的全新方法。
19 世紀以降人們便了解到分子具備手性，其中著名的例子為DNA，其結構類似於右手開瓶器。通常科學家使用所謂的「圓振偏光（circularly polarized light）」來確認手性，其電磁場以順時針或逆時針方向旋轉，沿著光線方向形成右向或左向的螺旋，這種手性光會被反旋向的分子以不同的方式吸收。
由於光的波長較分子來的長，因此該效應相當地小，對分子的手性結構也就無法有效覺察。麥克斯波恩研究中心成員史摩諾瓦（Olga Smirnova）表示，新手法則是將手性訊號放大，其訣竅為在分子上發射極短的圓偏振雷射，此一脈衝僅耗時10 億分之一秒，並將能量傳遞給分子中的電子以激發其螺旋運動，而旋轉的方向視分子內的結構決定。
利用二次雷射脈衝可探測其動作，除脈衝必須小到足以捕捉電子運動方向外，亦要有足夠的光子能量將分子內的電子激發出來，透過這樣的方式，電子便會沿著（或逆著）雷射的方向飛出，這讓研究者能有效確認分子手性，且信號較常用方法高上近千倍。
此外，只要利用適當的載波頻率（carrier frequency）發出極短的脈衝，這個方法還可使研究者啟動手性化學反應並作即時追蹤，該技術於近期釋出後、掀起基礎物理學研究的另一波高潮，在其他領域如化學或醫學上亦能協助研究其重要性。
新聞來源：Forschungsverbund Berlin e.V. (FVB), C´mon electrons, let´s do the twist!., 2018/2/20.