Perspectives positives de l'étude des molécules chirales chargées négativement
Des analyses prometteuses avec la spectroscopie de dichroïsme circulaire de photoélectrons
Qu'il s'agisse de la différence de goût entre la menthe verte et le fenouil ou des conséquences d'un médicament qui guérit les nausées matinales ou provoque des malformations à la naissance, la chiralité et les propriétés des énantiomères, qui déclenchent ces différences, sont connues pour être un aspect crucial des processus biologiques. Malgré le comportement biologique distinct d'une paire d'énantiomères, leurs structures chimiques similaires les rendent difficiles à distinguer par des méthodes analytiques ou spectroscopiques. De nombreux efforts ont été déployés pour trouver des techniques de discrimination chirale capables d'égaler la capacité de la nature à différencier des échantillons de plus en plus petits de deux énantiomères.
La chiralité est définie comme une paire de molécules, appelées énantiomères, qui sont des images miroir non superposables l'une de l'autre. Bien que ces molécules se ressemblent, elles peuvent avoir des comportements radicalement différents dans la nature.
FHI
Au cours des deux dernières décennies, une nouvelle vague de techniques de discrimination chirale a vu le jour, qui présentent des sensibilités chirales de plusieurs magnitudes supérieures à celles de leurs prédécesseurs. Cette sensibilité accrue permet d'étudier des molécules chirales isolées en phase gazeuse, à de très faibles concentrations de l'échantillon initial. L'une de ces techniques contemporaines, très prometteuse sur le plan analytique, est connue sous le nom de spectroscopie par dichroïsme circulaire des photoélectrons (PECD). La PECD est un effet optique chiral qui se manifeste par la photoémission d'électrons à partir d'un échantillon de molécules chirales, lorsqu'il est éclairé par une lumière chirale (c'est-à-dire une lumière polarisée circulairement). L'effet est une différence dans la direction moyenne dans laquelle les électrons quittent l'échantillon moléculaire (soit dans la direction avant, soit dans la direction arrière). Cette direction est fonction de l'orientation de la lumière et de l'énantiomère étudié. Cet effet est incroyablement sensible à de nombreuses caractéristiques d'une molécule chirale, ce qui en fait un effet exceptionnellement perceptif du potentiel chiral d'une molécule.
Bien que les études sur la PECD aient été historiquement menées sur des molécules neutres, les chercheurs de l'Institut Fritz Haber ont exploré cet effet dans des anions. L'utilisation d'anions pour la spectroscopie PECD présente quelques avantages analytiques importants : Premièrement, les anions étant des particules chargées, l'optique ionique peut être utilisée pour la sélection de la masse. Souvent, les échantillons industriels chiraux sont connus pour être multi-composants. L'ajout de capacités de sélection de masse permettrait d'isoler les molécules cibles avant le processus de photoémission, ce qui simplifierait l'analyse finale. En outre, comme cet effet se manifeste par l'élimination d'un électron d'une molécule chirale, il est préférable d'utiliser des énergies plus faibles pour le détachement des électrons, car elles permettent d'utiliser des lasers de table disponibles dans le commerce. L'ionisation d'un électron d'une molécule neutre à coquille fermée nécessite soit un rayonnement synchrotron à haute énergie, soit un processus multiphotonique par laser visible ou proche de l'UV. Les énergies photoniques plus faibles requises pour le détachement de l'électron supplémentaire dans les anions sont accessibles aux lasers de table courants par le biais de processus de détachement à photon unique.
L'équipe de recherche du département de physique moléculaire a enregistré pour la première fois un signal PECD résolu en énergie pour un anion sélectionné en masse. Il s'agit non seulement d'une référence importante pour les possibilités analytiques de cette technique, mais cela ouvre également la voie à la compréhension des différences dans la dynamique des électrons entre la photoionisation des neutres et le photodétachement des anions. Comme l'observation de cet effet dans les anions a pris deux décennies de retard par rapport à son équivalent dans les neutres, les comparaisons de ces processus de photoémission pourraient permettre de comprendre la dynamique universelle qui régit l'effet PECD. Dans ses premiers résultats, l'équipe de recherche a mis en évidence un effet PECD étonnamment similaire en magnitude à son homologue neutre, et un effet qui persiste à des énergies cinétiques d'électrons beaucoup plus élevées que ce à quoi l'on pouvait s'attendre en considérant les descriptions théoriques conventionnelles du photodétachement des électrons. Ces résultats révèlent une lacune dans la connaissance de cet effet, qui nécessite des recherches plus approfondies.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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