Photoelectron circular dichroism on chiral amino-acids based systems: From free molecules to nanoparticles

Inom en bottom-up-metod av biomolekylär komplexitet, erbjuder substrat- och lösningsmedelsfritt utspätt material i gasfasen en unik möjlighet att malla inneboende strukturella och dynamiska egenskaper hos små neutrala biomolekyler, livets så kallade elementära tegelstenar. En viktig undersökningsmetod är genom interaktion med fotoner med kort våglängd, vilket leder till fotojoniseringsprocesser som kan rivas upp med vinkelupplöst fotoelektronspektroskopi (ARPES), en känslig, universell och bakgrundsfri teknik.

Nyligen har en ny observerbar i ARPES, kopplad till Photoelectron Circular Dichroism (PECD) introducerats i fallet med slumpmässigt orienterade kirala arter, vilket leder till mycket intensiva (upp till 35 %) framåt/bakåt asymmetrier med avseende på fotonaxeln i vinkelfördelningen av fotoelektroner som produceras genom cirkulärt polariserad ljusjonisering av rena enantiomerer. PECD råkar vara en orbitalspecifik, fotonenergiberoende chiroptisk effekt och är en subtil sond av den molekylära potentialen som är mycket känslig för statiska molekylära strukturer såsom konformers, kemisk substitution, kluster, såväl som för vibrationsrörelse, mycket mer än andra observerbara faktorer vid fotojonisering såsom tvärsnittet eller asymmetriparametern b (för en översikt se [1]). PECD har också föreslagits som en möjlig process involverad i ursprunget till livets homokiralitet, det faktum att endast L-aminosyror och D-socker finns i biosfären [2].

Efter en introduktion till kiralitet och PECD kommer jag att presentera flera nya resultat av valensskal PECD som erhållits via dubbelbildande elektron/jonsammanfall, på olika system baserade på aminosyror, de kirala byggstenarna i proteiner:

Alanin, de enklaste kirala proteinaminosyrorna, med astrokemiska implikationer [3,4]
Prolin, på vilken vi direkt kunde observera en konformerspecifik PECD [5]
Effekten av kondensering på serinhomokirala nanopartiklar [6]

Referenser
[1] L. Nahon, G.A. Garcia och I. Powis, J. Elec. Spec. Rel. Phen. 204, 322 (2015).
[2] R. Hadidi, D. Bozanic, G. Garcia och L. Nahon, Advances in Physics: X 3, 1477530 (2018).
[3] M. Tia, B. Cunha de Miranda, S. Daly, F. Gaie-Levrel, G. Garcia, I. Powis och L. Nahon, J. Phys. Chem. Lett. 4, 2698 (2013).
[4] M. Tia, B. Cunha de Miranda, S. Daly, F. Gaie-Levrel, G. A. Garcia, L. Nahon och I. Powis, J. Phys. Chem. A 118, 2765 (2014).
[5] R. Hadidi, D. K. Božanić, H. Ganjitabar, G. A. Garcia, I. Powis och L. Nahon, Commun. Chemi. 4, 72 (2021).
[6] S. Hartweg, G. A. Garcia, D. K. Božanić och L. Nahon, The Journal of Physical Chemistry Letters 12, 2385 (2021).