Учёные из Швейцарии сделали шаг , который может полностью изменить представления о хиральности — фундаментальном свойстве молекул. Впервые исследователи ETH Zurich показали, что «лево-» и «право-» ориентированные молекулы отличаются не только по форме, но и по электронному поведению.
Классически хиральность связывали лишь со структурой: зеркально-несовместимые молекулы напоминают наши руки — левая и правая имеют одинаковый набор «пальцев», но их нельзя совместить. В биологии эта асимметрия играет колоссальную роль. Теперь же выяснилось, что различия проявляются и на уровне движения электронов. (Вещество и антивещество могут быть не равноценны по этому же принципу.)
Команда профессора Ханса Якоба Вернера использовала ультракороткие вспышки циркулярно поляризованного света, чтобы зафиксировать и контролировать выброс электронов из хиральных молекул. Этот эффект известен как фотоэлектронный циркулярный дихроизм (PECD): направление испускания зависит от того, «левосторонняя» молекула или «правосторонняя». Ранее PECD рассматривали как наблюдаемый, но плохо управляемый феномен. В новой работе показано, что его можно не только регистрировать, но и разворачивать в обратную сторону, меняя направление электронного потока.
Вообще открытие стало возможно благодаря уникальной «флэш-камере» для электронов, генерирующей аттосекундные импульсы — настолько короткие, что их миллиарды помещаются в секунде. С помощью таких вспышек удалось увидеть, в какой момент выбрасываются электроны и куда именно они движутся. А добавив второй инфракрасный импульс с определённой поляризацией, исследователи смогли управлять процессом: смещать время испускания и менять направление в зависимости от относительной фазы лучей.
Выяснилось, что динамика электронов зависит сразу от трёх факторов: ориентации самой молекулы, вращения поляризованного света и фазового сдвига между импульсами. Это доказывает, что хиральность нельзя больше считать статическим свойством — она существует как динамическое явление на электронном уровне.