As moléculas quirais existem em duas formas, chamadas enantiômeros, que são imagens espelhadas umas das outras e não sobreponíveis – como um par de mãos. Embora compartilhem a maioria das propriedades químicas e físicas, os enantiômeros podem ter efeitos adversos em fenômenos (bio)químicos. Por exemplo, uma proteína ou enzima pode se ligar apenas a uma forma enantiomérica de uma molécula alvo. Consequentemente, a identificação e o controle da quiralidade são muitas vezes a chave para projetar compostos (bio)químicos, por exemplo, nas indústrias de alimentos, fragrâncias e farmacêuticas.
Uma técnica mais comum para detectar a quiralidade é chamada de dicroísmo circular, que mede como as amostras quirais absorvem a luz polarizada circularmente à esquerda e à direita de forma diferente para identificar diretamente pares de enantiômeros. O dicroísmo circular também pode ajudar a resolver a conformação de uma molécula por meio de sua resposta quiral – uma característica que o tornou uma ferramenta analítica popular em ciências (bio)químicas.

No entanto, o dicroísmo circular até agora tem sido limitado em resolução de tempo e alcance espectral. Pesquisadores, liderados por Malte Oppermann no grupo de Majed Chergui na EPFL, desenvolveram agora um novo instrumento de resolução temporal que mede mudanças de dicroísmo circular em frações de picossegundo (um trilionésimo de segundo), o que significa que pode tirar instantâneos ultrarrápidos de a quiralidade de uma molécula ao longo de sua atividade (bio)química. Isso torna possível capturar a quiralidade das moléculas fotoexcitadas e resolver o movimento conformacional que impulsiona a conversão da energia luminosa absorvida.

Em uma colaboração com o grupo de Jérôme Lacour da Universidade de Genebra e Francesco Zinna da Universidade de Pisa, os pesquisadores usaram o novo método para investigar a dinâmica de comutação magnética dos chamados "complexos de spin-crossover à base de ferro" - uma importante classe de moléculas metalo-orgânicas com aplicações promissoras em dispositivos de armazenamento e processamento de dados magnéticos. Após décadas de pesquisa, o mecanismo de desativação de seu estado magnético permaneceu sem solução, apesar de sua importância para o armazenamento de dados magnéticos.

Realizando um experimento de dicroísmo circular resolvido no tempo, os pesquisadores descobriram que a perda de magnetização é impulsionada por uma torção da estrutura da molécula que distorce sua simetria quiral. Notavelmente, a equipe também foi capaz de retardar o decaimento do estado magnético, suprimindo o movimento de torção em complexos modificados.

“Esses experimentos inovadores mostram que o dicroísmo circular resolvido no tempo é especialmente adequado para capturar o movimento molecular que impulsiona muitos processos (bio)químicos”, diz Malte Oppermann. "Isso oferece uma nova maneira de investigar fenômenos dinâmicos desafiadores - por exemplo, as rotações ultrarrápidas de motores moleculares sintéticos e as mudanças conformacionais de proteínas e enzimas em seu ambiente líquido nativo".

O estudo foi publicado em Nature Chemistry . + Explorar mais

Quiralidade em tempo real