Femtoseconde-laserpulsen hebben aanzienlijke aandacht getrokken op het gebied van chirale herkenning vanwege hun unieke vermogen om ultrasnelle moleculaire dynamica te induceren en de moleculaire oriëntatie te controleren. Hier is een overzicht van hoe femtosecondelasers kunnen worden gebruikt voor chirale herkenning:

Differentiële absorptie en verstrooiing: Chirale moleculen kunnen verschillende absorptie- en verstrooiingseigenschappen vertonen voor links- en rechtshandig circulair gepolariseerd licht. Dit fenomeen, respectievelijk bekend als circulair dichroïsme (CD) en circulaire dubbele breking, kan worden gemeten met behulp van femtoseconde laserpulsen. Door de polarisatie en golflengte van het laserlicht nauwkeurig te regelen, is het mogelijk om selectief de chirale kenmerken van moleculen te exciteren en te onderzoeken.

Chiraalgevoelige foto-ionisatie: Femtoseconde-laserpulsen kunnen foto-ionisatie van chirale moleculen induceren, wat resulteert in de uitstoot van elektronen of ionen. De asymmetrie in het foto-ionisatieproces, bekend als foto-elektron circulair dichroïsme (PECD), kan informatie verschaffen over de moleculaire chiraliteit. Door de energie- en hoekverdeling van de gefotoïoniseerde elektronen te analyseren, is het mogelijk onderscheid te maken tussen enantiomeren.

Niet-lineaire chirale spectroscopie: Niet-lineaire optische technieken, zoals somfrequentiegeneratie (SFG) en tweede harmonische generatie (SHG), kunnen worden gebruikt voor chirale herkenning. Deze technieken omvatten de interactie van twee of meer laserpulsen met de chirale moleculen, wat resulteert in het genereren van niet-lineaire signalen die gevoelig zijn voor de moleculaire chiraliteit. Door de intensiteit, polarisatie en fase van de niet-lineaire signalen te analyseren, kan chirale informatie worden verkregen.

Femtoseconde lasergeïnduceerde chirale dynamiek: Femtoseconde-laserpulsen kunnen ultrasnelle moleculaire dynamiek in chirale moleculen initiëren, inclusief rotaties, trillingen en conformationele veranderingen. Deze dynamiek kan zeer enantioselectief zijn, wat leidt tot verschillen in de temporele evolutie van de moleculaire eigenschappen. Door de in de tijd opgeloste veranderingen in absorptie, fluorescentie of andere spectroscopische signalen te monitoren, is het mogelijk de chirale kenmerken die met deze dynamiek samenhangen, te identificeren en te karakteriseren.

Theoretische modellering en simulaties: Om de chirale herkenningsresultaten verkregen uit femtoseconde-laserexperimenten volledig te begrijpen en te interpreteren, spelen theoretische modellering en simulaties een cruciale rol. Deze simulaties bieden inzicht in de onderliggende mechanismen van chirale interacties, helpen bij het toewijzen van experimentele spectra en voorspellen de chirale respons van moleculen onder verschillende omstandigheden.

Femtoseconde lasergebaseerde chirale herkenningstechnieken hebben een hoge gevoeligheid, selectiviteit en veelzijdigheid aangetoond, waardoor ze veelbelovende hulpmiddelen zijn voor verschillende toepassingen, waaronder farmaceutische analyse, enantioselectieve synthese, chirale detectie en fundamentele studies van chiraliteit in de chemie, biologie en materiaalkunde