科学探索|研究人员开发出可实时跟踪分子手性的仪器研究人员开发出可实时跟踪分

手性分子以两种形式存在，被称为对映体。它们是彼此的镜像，不可叠加--很像一双手。虽然大多数化学和物理特性是共享的，但对映体在（生物）化学现象中会产生不利影响。比如一个蛋白质或酶可能只结合一个目标分子的一种对映体形式。因此，识别和控制手性往往是设计（生物）化学化合物的关键，比如在食品、香水和制药行业。

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【科学探索|研究人员开发出可实时跟踪分子手性的仪器】圆二色谱是识别手性的最流行的方法，测量手性材料如何以不同的方式吸收左圆偏振光和右圆偏振光以直接识别对映体对。圆二色谱还可以通过其手性反应帮助解决分子的构象--这一特点使其成为（生物）化学科学中流行的分析工具。
然而到目前为止，圆二色谱在时间分辨率和光谱范围方面受到限制。由EPFL的Majed Chergui小组的Malte Oppermann领导的研究人员现在开发出了一种新的时间分辨仪器，它可以测量皮秒内的圆二色谱变化，这意味着它可以在分子的整个（生物）化学活动中 “拍摄”其手性的超快快照。这意味着捕捉光激发分子的手性成为可能，另外还能解决驱动吸收的光能转换的构象运动。
在跟日内瓦大学的Jér?me Lacour小组和比萨大学的Francesco Zinna小组的合作中，研究人员使用这种新方法研究了“铁基自旋交叉复合物”的磁开关动力学--这是一类重要的金属有机分子，在磁性数据存储和处理设备中具有广阔的应用前景。经过几十年的研究，它们的磁性状态的失活机制仍没有得到解决--尽管它对磁性数据存储非常重要。
研究人员进行了一个时间分辨的圆二色谱实验，结果发现磁化的丧失是由分子结构的扭曲驱动的，其扭曲了其手性对称性。值得注意的是，研究小组还能通过抑制改性复合物中的扭曲运动来减慢磁化状态的衰减。
Malte Oppermann表示：“这些突破性的实验表明，时间分辨的圆二色谱独特地适合捕捉驱动许多（生物）化学过程的分子运动。这为研究具有挑战性的动态现象提供了一种新的方法--如合成分子马达的超速旋转以及蛋白质和酶在其本地液体环境中的构象变化。”