手性特征的香味可以揭示香水是真实的还是假的。同样,植物排放的手性特征可以提供植物是健康还是生病的信息。Gutenberg大学的研究人员(一起进行)和马克斯·普朗克化学研究所(MPIC)已经开发出一种创新的方法能够识别和监控等手性特征。最自然的手性物质被发现在两个镜像形式出现在不同的相对数量。因此,每一个植物和香水必须有自己的个人手性特征。使用他们的新方法,研究小组已经可以,第一次来识别手性化合物在复杂的气体混合物与高水平的敏感性和实时。

“我们的新技术具有巨大的潜力,特别是在农业和化工行业,”博士说Lykourgos Bougas一起进行。教授乔纳森·威廉姆斯的MPIC补充说:“除了商业应用,这种技术也会使我们解码周围空气中手性信号,使我们能够更好的理解改变了大气的化学成分。”The cooperating partners have already applied for a patent for their technique.

合成的天然气味不同

手性是自然界的基本属性。我们的右手和左手的表现。最重要的是,一些生物分子中存在两个重叠的镜像形式——以同样的方式,一个右手将不适合在左手的手套。这可能影响这些分子的生化活动。一个独特的例子是植物的排放。这些包含几种手性化合物,在这两种手性形式,自然存在的D -和L-isomers或对映体。著名的例子是手性分子蒎烯,负责特征针叶树和松树的味道。蒎烯的相对比率的两个对映体自然不同排放这样的植物,但关键取决于植物的健康状况。

同样的原则适用于复杂的天然和合成混合组件的情况下,在香水中。任何手性成分将发生在D -和L-isomers但在不同的相对数量,取决于这些源自天然或合成的来源。因为它是常有的事,自然组件取代合成物质在假/假冒香水,假香水将手性不同于原始的签名。

研究的庇护下ULTRACHIRAL由欧盟资助的项目

Mainz-based的研究人员已经开发出一种cavity-enhanced偏振光学方法手性分析的一部分,所以ULTRACHIRAL项目。他们可以检测到不同的手性分子在偏振光旋光性的影响。他们把样本的植物或香水气味小室他们暴露于偏振光。然后他们用小说chirality-sensitive光学偏振计测量精确、准确的感应旋转偏振光。研究人员已经能够实现灵敏度优于当前最先进的设备由几个数量级。

“我们的新chiral-analysis方法为我们提供了精确的结果,速度更快、更好的敏感性比传统技术,而不需要任何校准每次测量前运行。此外,我们的技术已经结合气相色谱法首次分离单个组件在一个复杂的混合物。结果,每个成分的手性形式存在于一个复杂的混合气体可以直接和准确的确定,”博士解释说物理学家一起进行Lykourgos Bougas,论文的主要作者最近发表在《科学进步。在他们出版,作者提出了一系列的团队可能的新应用程序的检测方法。

在这些香水的质量控制,是目前一个特别复杂的过程因为香水包含成百上千的不同-天然和合成的化合物。为了证明他们的技术的有效性,研究人员比较四个真实的与他们的低成本高质量的香水假药。Mainz-based团队能够区分高质量的原始香水从他们模仿他们的手性特征的基础上,借助一个快速测量。

潜在的使用在作物种植监控工厂卫生和虫害侵扰
技术也可能是相当大的兴趣领域的农业。年轻的松柏科的植物,团队能够显示工厂的排放突然改变的手性特征一旦核电站受损。类似手性签名已经观察到植物受到干旱或疾病。这些签名可以使用在实践中,例如,持续监测农作物并触发警报如果这些被昆虫出没,遭受缺水或变得不健康。

方法也可以协助收购进一步洞察物理和化学过程发生在我们的大气层。众所周知,森林释放大量的挥发性有机化合物(挥发到环境中,其中很多都是手性的。这些分子不仅影响周围空气的化学和物理,还在我们的气候。挥发性有机化合物的仪器还可以二次有机气溶胶的前体物质,影响地球的太阳辐射的预算。“我们仍在很大程度上不知道手性在所有这些过程中所起的作用。为了更好地理解这一点,我们需要新工具和新方法,如通过我们的研究,”Bougas结束。

为了使新方法实现各领域的应用程序更容易,博士Lykourgos Bougas教授乔纳森·威廉姆斯希望便携式版本的设备将在未来的发展。

参考:Bougas L,拜伦J, Budker D,威廉姆斯J .绝对使用cavity-enhanced光手性分析偏振测定。Sci副词。2022;8 (22):eabm3749。doi:10.1126 / sciadv.abm3749

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