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Projekt
Erzeugung, Nachweis, und Kontrolle dynamischer Chiralität induziert duch Molekülrotation
Antragsteller
Dr. Sebastian Trippel; Dr. Andrey Yachmenev
Fachliche Zuordnung
Optik, Quantenoptik und Physik der Atome, Moleküle und Plasmen
Förderung
Förderung von 2018 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411044754
Chiralität ist allgegenwärtig in der Natur und wird üblicherweise mit einer chemischen oder optischen Aktivität eines Moleküls in einer seiner beiden enantiomeren (spiegelbildlichen) Formen assoziiert. Seit seiner Entdeckung durch Louis Pasteur 1848 bleiben viele Fragen über den Ursprung der Chiralität offen. Beispielsweise ist der Ursprung der biomolekularen (Homo-) Chiralität, die sich mit der Bevorzugung von L-Aminosäuren und D-Monosacchariden gegenüber der anderen enantiomeren Form beschäftigt, ein umstrittenes und oft diskutiertes Thema.Obwohl üblicherweise als geometrische Eigenschaft betrachtet, kann Chiralität auch dynamisch in "statisch" nicht-chiralen Molekülen durch extreme Rotationsanregung erzeugt werden. [siehe A. Owens, A. Yachmenev und J. Küpper, arXiv: 1802.07803 [physics.chem-ph], (2018)].Das Phänomen der rotationsinduzierten Chiralität ist eng mit dem Effekt der Rotationsenergieanhäufung verbunden, die einige polyatomare Moleküle wie H2S oder PH3 bei hoher Rotationsanregung aufweisen.In diesem Projekt wird eine gemeinsame experimentelle und theoretische Untersuchung durchführt, um erstmals den Effekt der rotationsinduzierten Chiralität zu demonstrieren: Eine optische Zentrifuge regt H2S (CH3D) Moleküle zu chiralen Clusterzuständen an. Die Drehung um Achsen, die fast mit einzelnen S-H (C-H) Bindungen übereinstimmen, entsprechen im Uhrzeigersinn dem R-Enantiomer. Eine Drehung gegen den Uhrzeigersinn entspricht dem S-Enantiomer. Die Anwendung eines starken, konstanten elektrischen Feldes während des Zentrifugenpulses begünstigt eine rotierende enantiomere Form gegenüber der anderen und erzeugt dynamisch chirale Moleküle mit permanent orientiertem Rotationsdrehimpuls. Im Rahmen dieses Projekts werden wir alle Aspekte der dynamischen Chiralität, die durch extreme Rotationsanregungen induziert werden, von der Erzeugung und Abbildung bis hin zur Kontrolle ihrer Eigenschaften umfassend untersuchen.Dieses neuartige und unerforschte Forschungsthema verspricht neue Einblicke in das Phänomen der rotationsinduzierten Chiralität in molekularen Systemen. Angesichts der Bedeutung der Chiralität für unser Verständnis des Molekül- und Materialeigenschaften ist die Fähigkeit, Chiralität in achiralen Systemen zu erzeugen, von großem praktischen Interesse. Auf fundamentaler Ebene wird ein verbessertes theoretisches Verständnis der molekularen Chiralität zu unserem grundlegenden Wissen über physikalische, chemische und biologische Prozesse beitragen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
