磁学为分离镜像分子提供了新的思路

利用磁性和电子自旋创造了一种分离和识别对映异构体的新方法，对映异构体是指具有镜像或手性对应物的分子，类似于左手和右手。这种方法可以提供一种广泛、廉价和简单的方法来分离某些手性分子，这对制造安全的药物和农药至关重要。

19世纪中期，路易斯·巴斯德在研究酒石酸时首次发现了手性或手性，磁性和手性开始联系起来。他随后发现，生命的化学倾向于具有特定手性的分子。他将此归因于一种普遍理论，即基于地球的自转和磁场的极性，地球也是“手”的。但开尔文勋爵(Lord Kelvin)是持不同意见的人之一，他坚持认为单凭磁旋转不能诱导手性。巴斯德甚至试图通过施加磁场来诱导分子的利手性，但失败了。

现在，一个国际研究小组通过使用磁性来识别和分离手性分子，为这个故事增添了新的篇章。然而，这并不是巴斯德的证明，因为磁场本身并不是控制相互作用的。相反，这是由于电子自旋穿过相反的手性分子的方向，而磁性可以将其梳理出来。

“目前，手性分子的分离是昂贵的，需要为每种分子量身定制方法，”他说Yossi帕他是这项研究的联合领导者。“我们已经发现了一种统一的方法，使制药和化学制造商能够轻松、廉价地分离左右手性分子，从而获得纯手性的产品。”

分清左右

这对药物和农用化学品尤其重要，因为尽管对映体含有相同的原子，但它们的不对称结构意味着它们与生物分子(如DNA和蛋白质)的相互作用可能截然不同。结果可能是悲剧性的。沙利度胺是一种含有相同对映体混合物的药物，在20世纪50年代和60年代被用于治疗孕妇的晨吐。右手分子可以缓解恶心，而左手分子会导致出生缺陷。

根据之前对电子和手性分子在磁场中的行为方式的研究，该团队看到了一种新的手性分离和识别方法的可能性。这是因为当电子在手性分子中运动时，它们的输运取决于它们是顺时针还是逆时针旋转。被称为CISS效应(手性诱导自旋选择性)，电子的行为就像小磁铁一样，根据分子的手性和运动方向向上或向下移动。

通过将手性分子混合物暴露在单向磁化的金表面上，研究人员利用CISS效应分离并识别它们的手性，因为一种对映体吸附在金表面上，而另一种则没有。“尽管我们预料到了这些结果，但它们与教条之间的差异太大了，我们不得不重复很多次，以说服自己它确实有效，”解释说罗恩乃缦他的实验室在以色列魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)共同领导了这项研究。

“通过巧妙地利用基质的性质和分子内部条件变化的性质，他们已经把这种(CISS)效应变成了驱动动力学的主要因素，”评论道大卫•帕特森他在美国加州大学圣巴巴拉分校研究手性分子。“这是令人兴奋的，因为它实现了手性分离和手性识别，基于与色谱和圆二色等其他技术非常不同的分子物理过程。”

大卫Waldeck他在美国匹兹堡大学研究手性分子中的CISS效应，并曾与研究人员合作。“这项工作提出了一种进行对映选择性分离的全新策略。它应该适用于几乎任何手性分子的外消旋混合物(除了反应性相互作用)。”