Wissenschaftler erzeugen ein Nanomaterial, das gleichzeitig verdreht und unverdreht ist
Das Material ermöglicht eine unglaublich empfindliche Erkennung der Drehrichtung der Moleküle
Ein neues Nanomaterial, das von Wissenschaftlern der Universität Bath entwickelt wurde, könnte ein Rätsel lösen, mit dem Wissenschaftler konfrontiert sind, die einige der vielversprechendsten Arten von zukünftigen Arzneimitteln untersuchen.
Ein an der University of Bath entwickeltes Nanomaterial ermöglicht die unglaublich empfindliche Detektion der Richtungsmoleküle mit Laserlicht.
Ventsislav Valev and Alex Murphy
Wissenschaftler, die den Nanobereich untersuchen - mit Molekülen und Materialien, die 10.000 kleiner als ein Stecknadelkopf sind - müssen in der Lage sein, die Art und Weise zu testen, wie sich einige Moleküle verdrehen, bekannt als ihre Chiralität, denn Spiegelbildmoleküle mit der gleichen Struktur können sehr unterschiedliche Eigenschaften haben. Zum Beispiel riecht eine Art von Molekül nach Zitronen, wenn es sich in eine Richtung dreht, und nach Orangen, wenn es in die andere Richtung gedreht wird.
Die Erkennung dieser Verdrehungen ist besonders wichtig in Branchen wie Pharmazeutika, Duftstoffe, Lebensmittelzusatzstoffe und Pestizide.
Vor kurzem wurde eine neue Klasse von nanoskaligen Materialien entwickelt, um die Chiralität von Molekülen zu unterscheiden. Diese sogenannten "Nanomaterialien" bestehen in der Regel aus winzigen, verdrillten Metalldrähten, die selbst chiral sind.
Es ist jedoch sehr schwierig geworden, die Drehung der Nanomaterialien von der Drehung der Moleküle zu unterscheiden, die sie untersuchen sollen.
Um dieses Problem zu lösen, hat das Team des Physikalischen Instituts der Universität Bath ein Nanomaterial entwickelt, das sowohl verdreht als auch nicht verdreht ist. Dieses Nanomaterial hat die gleiche Anzahl von gegenläufigen Verdrehungen - das heißt, sie heben sich gegenseitig auf. Normalerweise erscheint ein solches Material bei der Interaktion mit Licht ohne Verdrehung; wie könnte es dann für die Interaktion mit Molekülen optimiert werden?
Durch eine mathematische Analyse der Symmetrieeigenschaften des Materials entdeckte das Team einige Sonderfälle, die die "verborgene" Drehung ans Licht bringen und eine sehr empfindliche Detektion der Chiralität in Molekülen ermöglichen können.
Lead-Autor Professor Ventsislav Valev, von der University of Bath Department of Physics, sagte: "Diese Arbeit beseitigt eine wichtige Barriere für das gesamte Forschungsfeld und ebnet den Weg für den hochempfindlichen Nachweis der Chiralität in Molekülen unter Verwendung von Nanomaterialien."
Doktorand Alex Murphy, der an der Studie arbeitete, sagte: "Molekulare Chiralität ist eine erstaunliche Eigenschaft, die es zu studieren gilt. Man kann Chiralität riechen, denn die gleichen, aber entgegengesetzt verdrehten Moleküle riechen nach Zitronen und Orangen. Man kann Chiralität schmecken, da ein Teil von Aspartam süß und der andere geschmacklos ist. Sie können die Chiralität spüren, da ein Dreh des Menthols der Haut ein kühles Gefühl verleiht, während der andere nicht. Sie berühren die Chiralität, die sich in der Drehung der Muscheln ausdrückt. Und es ist schön zu sehen, wie sich die Chiralität in ihren Wechselwirkungen mit den Farben des Laserlichts ausdrückt."
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