Создан наноматериал из молекул, закрученных одновременно в противоположные стороны

© Ventsislav Valev and Alex Murphy

Многие биомолекулы обладают таким свойством как хиральность: две молекулы с абсолютно одинаковой структурой являются зеркальным отражением друг друга.  Самый яркий пример хиральности – это наши руки: левая отзеркаливает правую и наоборот. Другой пример, который мы встречаем в природе, – спираль ракушки, которая может быть закручена в правую или в левую сторону. «Зеркальные» молекулы с одинаковой структурой могут обладать совершенно разными свойствами. Условно, молекула, закрученная в одну сторону, пахнет лимонами, а когда вращается в другом направлении, – апельсинами.

Обнаружение этих искажений особенно важно в некоторых отраслях промышленности, таких как фармацевтика, парфюмерия, производство пищевых добавок и пестицидов. Недавно был разработан новый класс наноматериалов – плазмонные наноматериалы, – которые могут помочь различить хиральность молекул. Эти наноматериалы при воздействии света усиливают хиральные свойства молекул. Обычно они состоят из крошечных скрученных металлических «проволок», которые сами являются хиральными. Тем не менее, исследователи столкнулись со сложностью: стало очень трудно отличить поворот самого наноматериала от завихрения молекул, свойства которых которые необходимо изучить.

Чтобы решить эту проблему, команда с физического факультета Университета Бата создала наноматериал, который закручивается одновременно в одну сторону и в другую. Этот наноматериал имеет одинаковое количество молекул, закрученных в противоположные стороны, – это означает, что они компенсируют друг друга. Поэтому при взаимодействии со лазерными лучами этот материал остается в обычном состоянии, не проявляя свойств хиральности.

Команда использовала математический анализ свойств симметрии материала и обнаружила несколько особых случаев, которые могут выявить «скрытый» поворот и позволить обнаружить хиральность в молекулах с большой точностью.