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    Novo método para determinar a quiralidade da molécula

    Após a excitação por um pulso de laser polarizado circularmente ultracurto, os elétrons seguem uma hélice direita ou esquerda, dependendo da habilidade manual da estrutura molecular em que residem. Crédito:Samuel Beaulieu

    Identificar moléculas destras e canhotas é uma etapa crucial para muitas aplicações em química e farmacêutica. Uma equipa internacional de investigação (CELIA-CNRS / INRS / Berlin Max Born Institute / SOLEIL) apresentou agora um novo método original e muito sensível. Os pesquisadores usam pulsos de laser de duração extremamente curta para excitar elétrons em moléculas em movimento de torção, cuja direção revela a destreza das moléculas. Os resultados da pesquisa aparecem em Física da Natureza .

    Você é destro ou canhoto? Não, não estamos te pedindo, caro leitor; estamos perguntando a suas moléculas. Nem é preciso dizer isso, dependendo da mão que você usa, seus dedos se envolverão de uma forma ou de outra em torno de um objeto quando você o agarrar. Acontece que essa destreza, ou 'quiralidade', também é muito importante no mundo das moléculas. Na verdade, podemos argumentar que a destreza de uma molécula é muito mais importante do que a sua:algumas substâncias podem ser tóxicas ou benéficas, dependendo de qual "gêmeo-espelho" está presente. Certos medicamentos devem, portanto, conter exclusivamente o gêmeo destro ou canhoto.

    O problema está em identificar e separar as moléculas destras das canhotas, que se comportam exatamente da mesma forma, a menos que interajam com outro objeto quiral. Uma equipe de pesquisa internacional apresentou agora um novo método que é extremamente sensível para determinar a quiralidade das moléculas.

    Sabemos que as moléculas podem ser quirais desde o século XIX. Talvez o exemplo mais famoso seja o DNA, cuja estrutura se assemelha a um saca-rolhas destro. Convencionalmente, a quiralidade é determinada usando a chamada luz circularmente polarizada, cujos campos eletromagnéticos giram no sentido horário ou anti-horário, formando um "saca-rolhas" direito ou esquerdo, com o eixo ao longo da direção do raio de luz. Essa luz quiral é absorvida de maneira diferente por moléculas de orientação oposta. Este efeito, Contudo, é pequeno porque o comprimento de onda da luz é muito maior do que o tamanho de uma molécula:o saca-rolhas da luz é grande demais para detectar a estrutura quiral da molécula com eficiência.

    O novo método, Contudo, amplifica muito o sinal quiral. "O truque é disparar um muito curto, pulso de laser circularmente polarizado nas moléculas, "diz Olga Smirnova do Instituto Max Born. Este pulso tem apenas alguns décimos de um trilionésimo de segundo de duração e transfere energia para os elétrons na molécula, excitando-os em movimento helicoidal. O movimento dos elétrons segue naturalmente uma hélice direita ou esquerda no tempo, dependendo da habilidade manual da estrutura molecular em que residem.

    Seu movimento agora pode ser verificado por um segundo pulso de laser. Esse pulso também deve ser curto para captar a direção do movimento do elétron e ter energia de fóton suficiente para expulsar os elétrons excitados da molécula. Dependendo se eles estavam se movendo no sentido horário ou anti-horário, os elétrons voarão para fora da molécula ao longo ou em oposição à direção do raio laser.

    Isso permite que os experimentalistas do CELIA determinem a quiralidade das moléculas de forma muito eficiente, com um sinal 1000 vezes mais forte do que com o método mais comumente usado. O que mais, poderia permitir que se iniciassem reações químicas quirais e as acompanhassem no tempo. Tudo se resume a aplicar pulsos de laser muito curtos com a frequência portadora certa. A tecnologia é o culminar da pesquisa básica em física e só está disponível recentemente. Pode ser extremamente útil em outros campos onde a quiralidade desempenha um papel importante, como pesquisas químicas e farmacêuticas.

    Tendo conseguido identificar a quiralidade das moléculas com seu novo método, os pesquisadores já estão pensando em desenvolver um método para separação a laser de moléculas destras e canhotas.

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