Обычно для обнаружения энантиомеров используется спектроскопия кругового дихроизма (КД). Он использует тот факт, что свет, поляризованный в круговую волну (например, водоворот), по-разному поглощается левыми и правыми энантиомерами.
Спектроскопия КД в установившемся состоянии – основной структурный инструмент в (био) химическом анализе.
Во время своего функционирования биомолекулы претерпевают структурные изменения, которые влияют на их хиральные свойства. Их проверка в режиме реального времени (я.е. от 1 пикосекунды до 1 наносекунды) обеспечивает представление об их биологической функции, но это было сложно в глубоком УФ-спектре (длины волн ниже 300 нм), где большинство биологически значимых молекул, таких как аминокислоты, ДНК и пептидные спирали, поглощают свет.
Ограничения связаны с отсутствием адекватных источников импульсного света и чувствительных схем обнаружения.
Но теперь группа Маджеда Шерги из Лозаннского центра сверхбыстрой науки (EPFL) разработала установку, которая позволяет визуализировать хиральный ответ (био) молекул с помощью спектроскопии КД с разрешением 0.5 пикосекунд.
В установке используется фотоупругий модулятор, который представляет собой оптическое устройство, которое может управлять поляризацией света.
В этой системе модулятор позволяет переключать поляризацию от импульса к выстрелу последовательности фемтосекундных импульсов 20 кГц в глубоком УФ-диапазоне (250-370 нм). Затем можно регистрировать изменения хиральности молекул с переменными временными задержками после их возбуждения коротким лазерным импульсом.
«Аминокислотные остатки и основания ДНК поглощают свет ниже 300 нм», – говорит Мальте Опперманн, первый автор статьи. «Эта установка является первой, которая охватывает этот регион, и мы успешно протестировали ее на модельной молекулярной системе. Наша следующая цель – перейти к более крупным биосистемам, таким как олигомеры ДНК."