#Хиральность

Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ показали: вихревой электрон, несущий орбитальный угловой момент, способен отличать зеркальные молекулярные копии друг от друга по характеру рассеяния — даже если молекулы ориентированы в пространстве совершенно случайно.

На квантовом уровне атомы в молекулах не находятся на одном месте всегда. Ученые смогли отследить их сдвиг и показать, как динамически меняется пространственная конфигурация муравьиной кислоты.

Устойчивость бактерий к антибиотикам выросла на 40% за последние пять лет. По данным ВОЗ, каждая шестая бактериальная инфекция в мире не поддается лечению, ежегодно унося около 5 миллионов жизней. Мы рискуем вернуться в эпоху, когда обычная пневмония или заражение крови могли стать смертельным приговором. Появился способ обмануть бактерии, ставшие неуязвимыми для антибиотиков. Новые «зеркальные» пептидные антибиотики остаются невидимыми для защиты микробов. Но есть сложность: чтобы быть эффективным и безопасным, лекарство не должно содержать примесей знакомых патогенам молекул. Ученые Пермского Политеха нашли решение этой проблемы, протестировав различные системы и выбрав наиболее эффективную. Она разделяет молекулы всего за десять минут. Этот подход позволяет создавать невидимые для бактерий антибиотики, повышать эффективность лечения и снижать риск побочных эффектов.

Ученые из Московского физико-технического института и НИЦ «Курчатовский институт» разработали новую теоретическую основу для описания фотоэффекта — одного из фундаментальных процессов взаимодействия света и вещества. Они впервые показали, что если измерять вероятность перехода электрона не в обычное, а в закрученное состояние, обладающее собственным моментом вращения, то можно предсказать и наблюдать новые типы асимметрий, особенно важных для изучения «зеркальных» молекул. Этот подход, обобщающий классическое явление фотоэлектронного циркулярного дихроизма, открывает путь к созданию более чувствительных методов анализа сложных органических соединений.

Ученые из МФТИ и Курчатовского института теоретически предсказали существование новых типов хиральных эффектов, возникающих при взаимодействии света с веществом. Им удалось показать, что если в процессе фотоэффекта выбивать из молекул закрученные фотоэлектроны, то это позволяет наблюдать ранее недоступные проявления асимметрии, или хиральности. В будущем новые методы, основанные на взаимодействии с вихревыми электронами, могут привести к созданию нового поколения приборов для высокоточного анализа хиральных соединений, что найдет применение в фармацевтике для контроля чистоты лекарств, в астрохимии для поиска внеземной жизни.

Исследователи заставили свет двигаться с разной групповой скоростью в противоположных направлениях одной среды при сохранении амплитуды. Для этого им понадобился иттрий-железный гранат.

Ученые из МФТИ и Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» разработали теорию, позволяющую с беспрецедентной точностью описывать поведение сложных многоатомных молекул в сверхсильных электрических полях. Их работа дает возможность создания новых методов для изучения структуры молекул, включая биомолекулы, и даже для различения их «зеркальных» форм, что критически важно для фармацевтики.

Ученые из МФТИ, Института теоретической физики имени Ландау и Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе провели теоретическое исследование диффузии экситонов. Они рассмотрели это физическое явление в муаровых сверхрешетках переходных металлов.

Международная группа исследователей из Китая, США и Германии разработала метаматериал с выдающейся механической емкостью хранения энергии. Придать ему уникальные характеристики удалось за счет структуры — скрученных гибких стержней, деформирующихся по спирали.

Одно из новых научных направлений — исследование метаматериалов, группы искусственных композитов с необычными физическими свойствами, не встречающимися в природе. Ученый ТГУ провел серию экспериментов, нацеленных на программирование свойств метаматериалов и создание на их основе продуктов с особым функционалом.

Молодой ученый из Университета Атенео-де-Манила (Филиппины) построил прибор для проверки чистоты хиральных соединений, в частности образцов аскорбиновой кислоты, отпускаемых без рецепта. Поляриметры помогают определить механические напряжения в прозрачных твердых телах за счет измерения угла вращения плоскости поляризации, вызванной оптической активностью прозрачных сред, растворов (сахарометрия) и жидкостей. Импровизированное устройство студент собрал практически из подручных предметов: конструктора «Лего», пластиковой шкалы, поляризационной пленки и электрических компонентов.

Американские химики в ходе экспериментов с пептидами обнаружили новое объяснение гомохиральности молекул, из которых строится жизнь. Оно основано на дисбалансе односторонних молекул в исходном составе.

Зеркальные изомеры молекул — предшественниц РНК по-разному взаимодействуют с магнитным полем. На поверхности магнетита преимущественно оседают одни изомеры, вырастая в целые кристаллы определенной хиральности. Этот механизм мог заложить предпочтение D-сахаров и L-аминокислот, определившее облик жизни на Земле.

Физики из МФТИ изучили оптические свойства нитрида бора (незаменимого компонента для двумерных материалов) и обнаружили, что он обладает рекордным показателем преломления в ультрафиолетовом свете. Это значит, что материал может стать основой разработок в области нанофотоники, в частности заменить электронные компоненты в интегральных схемах компьютеров. Для демонстрации практического применения нитрида бора ученые сконструировали нанометровый волновод, показавший высокую эффективность.

Исследователи Сколтеха и их коллеги из Королевского технологического института (KTH) и Уппсальского университета (Швеция) предсказали наличие у определенного класса магнитных кристаллов антихирального ферромагнетизма – необычного свойства, которое может дать старт исследованиям целого ряда новых эффектов, связанных с магнетизмом.

Новый чувствительный инструмент способен различить направление поляризации света — свидетельство присутствия хиральных молекул биологического происхождения.

Ученые Сибирского федерального университета и Института физики ФИЦ КНЦ СО РАН предложили концепцию легко управляемого оптического устройства на основе гибридных таммовских мод.

Доминирование одних оптических изомеров над другими, характерное для всех живых организмов, могло возникнуть на Земле еще до возникновения самой жизни, под действием поляризованных мюонов.

В Пермском Политехе исследуют свойства пептидов и планируют создать универсальную методику разделения разных форм этих веществ. Это поможет «класть» в лекарственный препарат только нужный и полезный компонент, что позволит снизить побочные эффекты от препаратов.

Физики обнаружили экзотическую форму электронов, вращающихся как планеты. Они могут привести к новым разработкам в освещении, солнечных батареях, лазерах и электронных дисплеях.