扭曲的激光能分辨“镜像分子”

理解分子‘左右手性’（即手性）的一个直观类比是螺丝与螺母：右旋螺丝只能旋入右旋螺纹，左旋螺丝则不行。本文介绍了一种新方法——用特殊设计的‘拧转光’（即同时具有自旋和轨道角动量的结构化激光）作为探针来识别分子的手性。印度塔塔基础研究院、孟买理工学院和海得拉巴理工学院的研究团队在海得拉巴TIFR激光实验平台上，用超短（数百飞秒）、精确调控自旋与拧转方向的激光脉冲照射气相的R型或S型樟脑（经典手性分子）。激光使分子碎裂成带电碎片，再通过飞行时间质谱仪按质量分离并检测这些离子——轻碎片先到达探测器，重碎片后到。结果发现：当光的拧转方向（左旋或右旋）与分子固有手性一致时，产生的特定碎片数量明显更多；仅通过对比两种拧转光下同一碎片的产率差异，就能明确分辨R型与S型分子。相比传统手性检测法（如测量极微弱的圆二色吸收差异，或追踪电子发射角度等），该方法无需精密光学对准、角度测量或符合探测，直接依靠离子信号强度判别，操作更简单、灵敏度更高。研究在气相中进行，排除了溶剂、表面等外界干扰，使光与分子形状的本征相互作用更清晰；而拧转光本身又放大了两种对映体的响应差异，信号远强于常规光学手段。这项技术相当于为光与分子‘配螺纹’，有望在化学合成、生物医药及制药领域带来突破——因为同一分子的左右手性版本可能具有截然不同的生理活性（例如一种治病，另一种致病），精准识别至关重要。