Nowe badania: przełomowa kontrola nad cząsteczkami chiralnymi otwiera nowe obszary badań naukowych

WarsawNaukowcy z Instytutu Fritza Habera dokonali przełomowego odkrycia w dziedzinie fizyki molekularnej, uzyskując niespotykaną wcześniej kontrolę nad cząsteczkami chiralnymi. Te cząsteczki występują w dwóch formach będących swoimi lustrzanymi odbiciami, zwanych enancjomerami, mających duże znaczenie zarówno w biologii, jak i przemyśle. Możliwość kontrolowania tych cząsteczek na poziomie kwantowym stanowi istotne osiągnięcie, które może doprowadzić do nowych odkryć naukowych.

Badacze zastosowali kombinację specyficznych pól mikrofalowych i promieniowania ultrafioletowego, aby uzyskać czysty stan kwantowy jednego enancjomeru na poziomie 96%, z tylko 4% domieszką drugiego enancjomeru. Taka precyzja była dotąd uważana za teoretycznie możliwą, ale nieosiągalną w praktyce. Sukces był wynikiem prawie idealnych warunków eksperymentalnych, w tym:

• Cząsteczki schłodzone do temperatury rotacyjnej około 1 stopnia powyżej zera absolutnego.
• Ekspozycja na rezonansowe promieniowanie UV i mikrofalowe w trzech odrębnych obszarach interakcji.
• Stłumione ruchy rotacyjne, co maksymalizuje kontrolę stanów kwantowych.

Ten postęp może usprawnić rozdzielanie enancjomerów w fazie gazowej i wpłynąć na różne dziedziny badań. Na przykład, można go wykorzystać do badania, jak cząsteczki chiralne zachowują się inaczej z powodu naruszenia parzystości, zjawiska, które jeszcze nie zostało zaobserwowane. Udane wykazanie tego mogłoby pogłębić naszą wiedzę o podstawowych asymetriach we wszechświecie.

Zobacz również:

Dzisiaj · 12:24

Przełomowy proces przekształca odpady w ekologiczne paliwo lotnicze

Ta technika może znacznie usprawnić tworzenie leków. Wiele substancji leczniczych występuje w formie lustrzanych odbić, z których zazwyczaj tylko jedna działa w organizmie. Tradycyjne metody rozdzielania tych wersji są powolne i kosztowne. Sterowanie tymi wersjami na poziomie molekularnym może przyspieszyć ten proces, prowadząc do uzyskania czystszych i bardziej skutecznych leków.

To odkrycie ma szerokie znaczenie w chemii i fizyce. Umożliwia nowe metody przygotowywania eksperymentów z wiązkami molekularnymi, co pomaga nam lepiej zrozumieć, jak cząsteczki oddziałują i zachowują się. Precyzyjna kontrola przy użyciu promieniowania mikrofalowego i ultrafioletowego może prowadzić do postępów w dziedzinie obliczeń kwantowych. Cząsteczki o określonych stanach kwantowych mogą być używane jako kubity, które są podstawowymi jednostkami komputerów kwantowych.

Praca w Instytucie Frytza Habera dowodzi, że obecnie możliwe jest precyzyjne sterowanie przeniesieniem stanów specyficznych dla enancjomerów w cząsteczkach chiralnych, co do tej pory było jedynie teoretyczną możliwością. To znaczące osiągnięcie prawdopodobnie zainspiruje dalsze badania i innowacje w różnych dziedzinach nauki, stanowiąc ważny krok naprzód w badaniach i zastosowaniu cząsteczek chiralnych.