Нобелевскую премию по химии 2026 года получили французский исследователь Анри Каган и японский ученый Кэнсо Соаи «за открытие нелинейных эффектов и автокатализа в асимметрическом органическом синтезе».
Олег Терещенко. Фото Янины Болдыревой
О сути работы и о том, какие грани этой же фундаментальной проблемы исследуются в Институте физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (ИФП СО РАН), рассказывает заведующий лабораторией института доктор физико-математических наук, профессор РАН Олег Евгеньевич Терещенко. Он поясняет, как ученые ИФП СО РАН пытаются понять, лежал ли в основе хиральности физический механизм, связанный с воздействием поляризованных частиц:
«Работы нобелиатов связаны с одной из фундаментальных проблем химии — хиральностью. То есть с существованием молекул в двух зеркальных формах — подобно левой и правой руке.
При обычном химическом синтезе “левые” и “правые” молекулы могут образовываться в равных количествах. Однако в природе устроено иначе: важнейшие биологические молекулы имеют преимущественно одну определенную хиральность.
А свойства и влияние на живых существ разных хиральных форм могут кардинально отличаться. Известна, например, так называемая талидомидовая катастрофа — одна из хиральных форм вещества талидомид вызывает внутриутробные пороки развития, если его принимают беременные.
Нобелевские лауреаты нашли химические механизмы, позволяющие получить преимущество одной зеркальной формы над другой и управлять этим соотношением. При обычном химическом синтезе хиральное вещество зачастую образуется как смесь двух форм примерно в соотношении 50 на 50. Каган и Соаи показали, как можно добиться того, чтобы одна из форм начинала преобладать, и развивать этот перевес.
В нашей научной группе при поддержке Российского научного фонда (проект №25-62-00004) мы занимаемся исследованиями хиральности молекул несколько в стороне от химической задачи нобелиатов.
Но затрагиваем ту же фундаментальную проблему — какой фактор мог создать самую-самую первоначальную асимметрию между «левыми» и «правыми» молекулами.
Одна из существующих гипотез связывает появление первичной асимметрии со спин-поляризованными электронами — такими, у которых спин направлен в одну сторону. Такие электроны возникают в природе, в частности, при бета-распаде радиоактивных ядер. Из-за определенной ориентации спина они могут по-разному взаимодействовать с молекулами противоположной хиральности. Если одна из двух зеркальных форм взаимодействует с такими электронами немного сильнее другой, это потенциально способно нарушить исходное равновесие.
Мы хотим экспериментально проверить, действительно ли хиральные молекулы по-разному взаимодействуют с электронами, имеющими противоположные направления спина. Кроме того, в планах провести прямой эксперимент: воздействовать на изначально нехиральные молекулы спин-поляризованными электронами — появится ли преимущественно одна хиральная форма?
Для этого мы создаем экспериментальную установку с источником спин-поляризованных электронов, спин-детектором собственной разработки и системой взаимодействия электронного пучка и источника исследуемых молекул.
Параллельно ведем разработку оптического сканирующего туннельного микроскопа, чтобы оценить влияние спин-поляризованных электронов на хиральные молекулы. В этом случае очень важна подложка, на которой располагаются молекулы, чтобы она не изменяла спин электронов. Такую немагнитную, полупроводниковую подложку мы уже сделали и приступаем к нанесению на нее хиральных молекул и исследованию прохождения через эти молекулы спин-поляризованных электронов.
Нобелевские лауреаты показали, как химическим способом можно усиливать и контролировать уже возникшую асимметрию хиральных молекул, а мы пытаемся понять, лежал ли в ее основе физический механизм, связанный с воздействием поляризованных частиц».
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН
Источник фото: Янина Болдырева
