Assorbimento differenziale e diffusione: Le molecole chirali possono mostrare diverse proprietà di assorbimento e diffusione per la luce polarizzata circolarmente destrorsa e sinistrorsa. Questo fenomeno, noto rispettivamente come dicroismo circolare (CD) e birifrangenza circolare, può essere misurato utilizzando impulsi laser a femtosecondi. Controllando con precisione la polarizzazione e la lunghezza d'onda della luce laser, è possibile eccitare e sondare selettivamente le caratteristiche chirali delle molecole.
Fotoionizzazione chirale-sensibile: Gli impulsi laser a femtosecondi possono indurre la fotoionizzazione di molecole chirali, con conseguente espulsione di elettroni o ioni. L'asimmetria nel processo di fotoionizzazione, noto come dicroismo circolare fotoelettronico (PECD), può fornire informazioni sulla chiralità molecolare. Analizzando l'energia e la distribuzione angolare degli elettroni fotoionizzati è possibile distinguere gli enantiomeri.
Spettroscopia chirale non lineare: Tecniche ottiche non lineari, come la generazione della somma delle frequenze (SFG) e la generazione della seconda armonica (SHG), possono essere impiegate per il riconoscimento chirale. Queste tecniche comportano l'interazione di due o più impulsi laser con le molecole chirali, determinando la generazione di segnali non lineari sensibili alla chiralità molecolare. Analizzando l'intensità, la polarizzazione e la fase dei segnali non lineari, è possibile ottenere informazioni chirali.
Dinamica chirale indotta dal laser a femtosecondi: Gli impulsi laser a femtosecondi possono avviare dinamiche molecolari ultraveloci, comprese rotazioni, vibrazioni e cambiamenti conformazionali, nelle molecole chirali. Queste dinamiche possono essere altamente enantioselettive, portando a differenze nell'evoluzione temporale delle proprietà molecolari. Monitorando i cambiamenti risolti nel tempo nell'assorbimento, nella fluorescenza o in altri segnali spettroscopici, è possibile identificare e caratterizzare le firme chirali associate a queste dinamiche.
Modellazione teorica e simulazioni: Per comprendere e interpretare appieno i risultati del riconoscimento chirale ottenuti dagli esperimenti con laser a femtosecondi, la modellazione teorica e le simulazioni svolgono un ruolo cruciale. Queste simulazioni forniscono informazioni sui meccanismi sottostanti delle interazioni chirali, aiutano ad assegnare spettri sperimentali e a prevedere la risposta chirale delle molecole in condizioni diverse.
Le tecniche di riconoscimento chirale basate sul laser a femtosecondi hanno dimostrato elevata sensibilità, selettività e versatilità, rendendole strumenti promettenti per varie applicazioni, tra cui analisi farmaceutiche, sintesi enantioselettiva, rilevamento chirale e studi fondamentali sulla chiralità in chimica, biologia e scienza dei materiali
