Puoi avere una buona idea della chiralità mettendo un guanto destro sulla mano sinistra, due forme identiche che non possono essere sovrapposte perché sono immagini speculari l'una dell'altra. Questa proprietà è comune nel nostro universo, dalle particelle più piccole alle enormi galassie.
Sebbene le caratteristiche fisiche delle molecole chirali siano le stesse, solo una delle forme è generalmente utilizzata dagli organismi viventi, per esempio nel DNA o negli amminoacidi. Ci sono molte possibili ragioni per cui esiste questa "omochiralità della vita", ma nessun consenso sulla spiegazione definitiva. Eppure le conseguenze di questo fenomeno sono immense, per esempio in farmacologia, dove le due immagini speculari di una molecola chirale possono avere effetti terapeutici molto diversi.
Per rivelare le proprietà sottili delle molecole specchio in un nuovo studio, un team di ricerca internazionale ha esaminato la loro fotoionizzazione, vale a dire il modo in cui emettono elettroni quando vengono colpiti dalla luce. Luce prodotta da un laser ultraveloce al Centro laser intensi e applicazioni (CELIA, CNRS/Università di Bordeaux/CEA) a Bordeaux è stata polarizzata circolarmente e quindi diretta alle molecole di canfora. Questo faceva assumere al campo elettromagnetico una forma a spirale regolare la cui direzione poteva essere cambiata. Quando colpito da questa luce a forma di spirale, una molecola chirale emette un elettrone, che ha anche seguito un percorso a spirale.
Le molecole di canfora gassosa sono orientate in modo casuale, quindi il raggio laser non colpisce sempre la molecola chirale dallo stesso lato, e gli elettroni vengono emessi in direzioni diverse. Eppure per una data immagine speculare, più elettroni vengono emessi nella stessa direzione o in direzione opposta alla luce, a seconda della direzione della polarizzazione, proprio come un dado gira in un modo o nell'altro a seconda della direzione in cui viene girata la chiave.
Samuel Beaulieu, un dottorato di ricerca studente in energia e materiali co-supervisionato presso lNRS e l'Università di Bordeaux, ha studiato la fonte di questo fenomeno con i suoi colleghi misurando in modo molto preciso come vengono emessi gli elettroni. Questo non solo gli ha permesso di confermare che più elettroni vengono emessi in una direzione, ma lo portò anche a scoprire che venivano emessi sette attosecondi prima che nel contrario. Quindi la reazione di una molecola di canfora ionizzata dalla luce polarizzata circolarmente è asimmetrica.
La ionizzazione asimmetrica delle molecole chirali è una possibile spiegazione della natura omochirale degli organismi viventi. L'esperimento di Samuel Beaulieu ha catturato i primi attosecondi di un processo che nel corso di miliardi di anni di evoluzione avrebbe potuto portare a una preferenza per alcune molecole destrorse o mancine nella chimica della vita. Ci vorranno altre scoperte fondamentali come questa prima di comprendere tutti i passaggi di questa storia, che avvengono in attosecondi.
