RUS ENG

НАМ 20 ЛЕТ!

ГРУППА AMT&C - ФИНАЛИСТ РЕЙТИНГА «ТЕХНОУСПЕХ»


 

 


Спин и хиральность



28.10.2008

Спин и хиральность Chiral-Selective Chemistry Induced by Spin-Polarized Secondary Electrons from a Magnetic Substrate. R. A. Rosenberg. Phys. Rev. Lett. 101, 178301 (2008).

На фото: Ричард Розенберг рядом с установкой. (Courtesy: Richard Rosenberg).

Ученые из США показали, что присутствие спин-поляризованных электронов ускоряет протекание химической реакции с «правыми», а не «левыми» молекулами. Это открытие может помочь ученым разобраться в том, почему природа выбирает правое или левое направление или «хиральность» у многих биологических молекул. О хиральности объектов говорят в том случае, если они не совпадают со своим зеркальным отражением.
Особый интерес эта тема вызывает, когда речь идет о происхождении жизни. Аминокислоты, например, могут быть «правыми» или «левыми» зеркальными отражениями друг друга. Однако они всегда «левые», когда производят живой организм. Это очень важно, так как хиральность может влиять участие молекул в жизненно важных реакциях.  
Ученые считают, что за хиральность биологических молекул отвечает свет с круговой поляризацией и спин-поляризованные электроны.  
Хирально-поляризованный свет на Земле встречается редко. Астрономы знают, что он образуется в межзвездной среде, поэтому, кстати, некоторые ученые утверждают, что предшественники хиральных биологических объектов образовались в космосе, а потом попали на Землю.  
Спин-поляризованные электроны низких энергий получают, когда железо, никель и иные магнитные материалы облучают рентгеном или другим ионизирующим излучением. Таких материалов довольно много, поэтому похожие взаимодействия могли происходить на ранней Земле или на других планетах и в межзвездной среде.  
Ричард Розенберг (Richard Rosenberg) с коллегами из Аргоннской Национальной лаборатории в Иллинойсе и Лаборатории Эймса в Айове показали, что электроны могут влиять на скорость, с которой хиральные молекулы участвуют в химических реакциях. (Phys. Rev. Lett. 101 178301 ).
Ученые поместили сверхчистый образец пермаллоя  - магнитного сплава железа с никелем – в ультравысокий вакуум. Поверхность пермаллоя покрыли тончайшим слоем 2-бутанола. Это довольно простое органическое соединение, молекулы которого могут быть как «правыми», так и «левыми». При воздействии рентгеновского излучения,  молекулы бутанола либо разрушаются, либо освобождаются. Ученые измеряли количество неповрежденного бутанола в зависимости от времени воздействия рентгеновского излучения.  
На скорость реакции влияет и взаимодействие молекул со вторичными электронами, которые образуются при рентгеновской бомбардировке подложки. У намагниченного пермаллоя вторичные электроны спин-поляризованы, поэтому ученые смогли исследовать, как они влияют на хиральные молекулы.  
Для этого они покрыли пермаллой тремя молекулярными слоями «правого» бутанола. Затем намагнитили в одном направлении, поместив в магнитное поле, направленное вдоль его поверхности, и измерили скорость взаимодействия молекул бутанола.  
Затем все шаги повторили, намагнитив пермаллой в противоположном направлении, при этом вторичные электроны оказались поляризованы в противоположном направлении.  
После тщательного анализа ученые обнаружили разницу в 10% в скоростях, с которыми вступают в реакцию правые молекулы бутанола, в зависимости от поляризации вторичных электронов. Те же результаты они получили для левых молекул.
Интересно, выяснилось, что электроны, поляризованные в “+” направлении, увеличивали скорость реакции правого бутанола, а спин-поляризованные электроны в “-” направлении увеличивали скорость левого бутанола.  
Другими словами, ученые показали, что химическая реакция с участием хиральных молекул может протекать по-разному в присутствии спин-поляризованных электронов. Сейчас ученые планируют повторить эксперименты с аланином, аминокислотой, которая также существует в двух видах – правом и левом.
http://physicsworld.com/cws/article/news/36527;jsessionid=166FEDB0E87C0E9B647906A10FB77D8B

Возврат к списку новостей