科學(xué)家首次用光改變?nèi)嗽斐肿邮中?/h1>
2012-12-31 00:00:00
科技與生活 2012年13期
美國(guó)科學(xué)家首次研制出一種人造分子，可用一束光改變其手性，這種分子可應(yīng)用于包括生物醫(yī)學(xué)研究、國(guó)土安全和超高速通訊在內(nèi)的太赫茲技術(shù)領(lǐng)域，相關(guān)研究發(fā)表在《自然?通訊》雜志上。
手性分子是化學(xué)中結(jié)構(gòu)上鏡像對(duì)稱而又不能完全重合的分子。該類分子具有迥然不同的左手或右手傾向，能用太赫茲電磁射線觀察、甚至改變分子的手性是科學(xué)家們孜孜以求的目標(biāo)。
該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)分部的張翔（音譯）表示：“我們能改變天然材料的手性，但改變過(guò)程緩慢同時(shí)也會(huì)改變材料的結(jié)構(gòu)，而我們新制造出的人造分子的手性卻能以光速進(jìn)行切換?！?/p>
張翔團(tuán)隊(duì)用由納米大小的金條經(jīng)過(guò)加工制成的太赫茲“超材料”，制造出了一種精巧的人造手性分子，接著將其同具有光活性的硅媒介結(jié)合，再使用一束外部光對(duì)該“超分子”進(jìn)行光致激發(fā)，結(jié)果觀察到了以圓偏振發(fā)射太赫茲光的形式表現(xiàn)出來(lái)的手性變化。而且，這種光致激發(fā)也使科學(xué)家們能對(duì)這種手性切換和太赫茲光的圓偏振進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。張翔表示：“以前使用光電刺激只能打開(kāi)或關(guān)閉‘超材料’的手性，但現(xiàn)在，我們能用光開(kāi)關(guān)改變這種太赫茲‘超分子’的手性?！?/p>
張翔解釋道，新的“超分子”包含有一對(duì)手性相反的三維超原子。他們?cè)诿總€(gè)超原子內(nèi)的不同地方放置了一塊硅板。最終，硅板破壞了鏡像對(duì)稱并讓超分子具有了手性。硅板也承擔(dān)了能在光致激發(fā)下改變超分子手性的光電開(kāi)關(guān)的功能。他表示：“我們的系統(tǒng)依賴于兩個(gè)手性不同的超原子的‘聯(lián)姻’，在特定頻率范圍內(nèi)，其中一個(gè)超原子起作用，而另外一個(gè)不具有活性。如果設(shè)計(jì)合理，這兩個(gè)超原子會(huì)對(duì)同樣的外部刺激做出相反的反應(yīng)，不活躍的超原子會(huì)開(kāi)始起作用，而起作用的超原子則會(huì)失去活性，這就使超分子的手性發(fā)生了變化?！?/p>
太赫茲電磁射線也稱為T射線，位于分子振動(dòng)的頻率范圍內(nèi)，這使其成為理想的非侵入式工具，可用來(lái)分析有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的化學(xué)組成，改變超分子的手性并控制太赫茲光的圓偏振可被用于探測(cè)有毒易爆的化學(xué)品，或用于無(wú)線通訊以及高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。因?yàn)榘―NA、RNA和蛋白質(zhì)在內(nèi)的大多數(shù)生物分子都具有手性，新研究也能讓醫(yī)學(xué)研究者和制藥人士受益。
另一名研究人員安托瓦妮特?泰勒表示，他們的光切換手性太赫茲超分子的設(shè)計(jì)原理并不局限于改變手性，也可用來(lái)動(dòng)態(tài)地改變其他電磁屬性。
總編輯圈點(diǎn)
手性真是一種奇妙的東西！人們使用的藥物絕大多數(shù)具有手性，被稱為手性藥物。手性藥物的“鏡像”稱為它的對(duì)映體，兩者之間在藥力、毒性等方面往往存在差別，有的甚至作用相反。在自然界的各個(gè)方面，都廣泛地存在著許多對(duì)稱的概念：帶負(fù)電的電子與帶正電的反電子，磁場(chǎng)的南極和北極，以及化學(xué)中的分解和合成反應(yīng)。對(duì)手性的研究，在造就工業(yè)奇跡的同時(shí)，也啟發(fā)了我們對(duì)地球生命，甚至宇宙起源的重新認(rèn)識(shí)。（責(zé)編：董子凡）
（來(lái)源： 中國(guó)科技網(wǎng)）
美國(guó)科學(xué)家首次研制出一種人造分子，可用一束光改變其手性，這種分子可應(yīng)用于包括生物醫(yī)學(xué)研究、國(guó)土安全和超高速通訊在內(nèi)的太赫茲技術(shù)領(lǐng)域，相關(guān)研究發(fā)表在《自然?通訊》雜志上。
手性分子是化學(xué)中結(jié)構(gòu)上鏡像對(duì)稱而又不能完全重合的分子。該類分子具有迥然不同的左手或右手傾向，能用太赫茲電磁射線觀察、甚至改變分子的手性是科學(xué)家們孜孜以求的目標(biāo)。
該研究的領(lǐng)導(dǎo)者、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室材料科學(xué)分部的張翔（音譯）表示：“我們能改變天然材料的手性，但改變過(guò)程緩慢同時(shí)也會(huì)改變材料的結(jié)構(gòu)，而我們新制造出的人造分子的手性卻能以光速進(jìn)行切換?！?/p>
張翔團(tuán)隊(duì)用由納米大小的金條經(jīng)過(guò)加工制成的太赫茲“超材料”，制造出了一種精巧的人造手性分子，接著將其同具有光活性的硅媒介結(jié)合，再使用一束外部光對(duì)該“超分子”進(jìn)行光致激發(fā)，結(jié)果觀察到了以圓偏振發(fā)射太赫茲光的形式表現(xiàn)出來(lái)的手性變化。而且，這種光致激發(fā)也使科學(xué)家們能對(duì)這種手性切換和太赫茲光的圓偏振進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。張翔表示：“以前使用光電刺激只能打開(kāi)或關(guān)閉‘超材料’的手性，但現(xiàn)在，我們能用光開(kāi)關(guān)改變這種太赫茲‘超分子’的手性?！?/p>
張翔解釋道，新的“超分子”包含有一對(duì)手性相反的三維超原子。他們?cè)诿總€(gè)超原子內(nèi)的不同地方放置了一塊硅板。最終，硅板破壞了鏡像對(duì)稱并讓超分子具有了手性。硅板也承擔(dān)了能在光致激發(fā)下改變超分子手性的光電開(kāi)關(guān)的功能。他表示：“我們的系統(tǒng)依賴于兩個(gè)手性不同的超原子的‘聯(lián)姻’，在特定頻率范圍內(nèi)，其中一個(gè)超原子起作用，而另外一個(gè)不具有活性。如果設(shè)計(jì)合理，這兩個(gè)超原子會(huì)對(duì)同樣的外部刺激做出相反的反應(yīng)，不活躍的超原子會(huì)開(kāi)始起作用，而起作用的超原子則會(huì)失去活性，這就使超分子的手性發(fā)生了變化?！?/p>
太赫茲電磁射線也稱為T射線，位于分子振動(dòng)的頻率范圍內(nèi)，這使其成為理想的非侵入式工具，可用來(lái)分析有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的化學(xué)組成，改變超分子的手性并控制太赫茲光的圓偏振可被用于探測(cè)有毒易爆的化學(xué)品，或用于無(wú)線通訊以及高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。因?yàn)榘―NA、RNA和蛋白質(zhì)在內(nèi)的大多數(shù)生物分子都具有手性，新研究也能讓醫(yī)學(xué)研究者和制藥人士受益。
另一名研究人員安托瓦妮特?泰勒表示，他們的光切換手性太赫茲超分子的設(shè)計(jì)原理并不局限于改變手性，也可用來(lái)動(dòng)態(tài)地改變其他電磁屬性。
總編輯圈點(diǎn)
手性真是一種奇妙的東西！人們使用的藥物絕大多數(shù)具有手性，被稱為手性藥物。手性藥物的“鏡像”稱為它的對(duì)映體，兩者之間在藥力、毒性等方面往往存在差別，有的甚至作用相反。在自然界的各個(gè)方面，都廣泛地存在著許多對(duì)稱的概念：帶負(fù)電的電子與帶正電的反電子，磁場(chǎng)的南極和北極，以及化學(xué)中的分解和合成反應(yīng)。對(duì)手性的研究，在造就工業(yè)奇跡的同時(shí)，也啟發(fā)了我們對(duì)地球生命，甚至宇宙起源的重新認(rèn)識(shí)。（責(zé)編：董子凡）
（來(lái)源： 中國(guó)科技網(wǎng)）
