科学や技術の分野では、多くの分子が鏡像の2つの形態(エナンチオマー)を持つことが、長年区別する上での課題となってきた。これらの分子は生物学的システムや薬剤において異なる振る舞いを示す。新しい研究では、光自体がこのような「ねじれ」を持つプローブとして機能し、分子が右回りか左回りかによって選択的に相互作用できることを示している。
タタ基礎研究所、ボンバイ工科大学、ハイデラバード工科大学の研究者たちは、光が回転するだけでなく、進む間にもねじれを持つことができることを示した。このねじれた光は、キラル分子と相互作用すると、光の「ねじれ」が分子の自然な向きとどのように一致するかに敏感に依存した結果を示す。
カンフォール分子を用いた実験では、制御された回転とねじれを持つ超短パルスレーザー(数百フェムト秒)が、R-またはS-カンフォールガスサンプルに照射された。この相互作用により、分子が分解されて荷電粒子が生成され、これらは飛行時間質量分析計で分析された。この装置はイオンが検出器に到達する速度を測定し、質量を決定する。軽いイオンはより速く検出器に到達する。
研究者たちは、粒子数が光のねじれと分子の向きの組み合わせに依存することを観察した。この粒子数を比較することで、鏡像分子を区別することが可能となった。
