Chiralny wir opiera się na koncepcji standardowego wiru świetlnego, w którym światło porusza się spiralnie. Jak sama nazwa wskazuje, w przypadku wiru chiralnego do spiralnego ruchu światła dochodzi jeszcze kontrola nad chiralnością, czyli nad właściwością obserwowaną chociażby w przypadku cząsteczek i jonów, które mogą występować w swoich lustrzanych odbiciach (niczym prawa i lewa ręka u ludzi). Jest to wyjątkowa cenna własność, bowiem chiralne promieniowanie pozwala na bardzo precyzyjne wykrywanie chiralności cząsteczek, z którymi światło wchodzi w interakcje. To z kolei może znacząco wpływać na oddziaływanie tychże cząsteczek z wszystkimi systemami biologicznymi. Jakby nie patrzeć, chiralność, czy też skrętność danej cząsteczki może decydować, czy przyniesie ona organizmowi człowieka korzyści, czy szkody.
Według fizyczki Olgi Smirnovej z Instytutu Maxa Borna w Niemczech najnowsze badania sugerują, że względne stężenie lewo- i prawoskrętnych cząsteczek może posłużyć naukowcom za biomarker różnych chorób — od nowotworów, przez zaburzenia mózgu, po choroby nerek. Zrozumienie i pomiar chiralności ma również kluczowe znaczenie w opracowywaniu leków. Niewielkie zmiany w układzie atomowym leku mogą prowadzić do nieoczekiwanych wyników. Naukowcy zwracają uwagę na fakt, iż mogą one wypaczać wyniki badań, a nawet odpowiadać za szkodliwe skutki uboczne.
Czytaj także: Materia powstaje ze światła? Naukowcy znaleźli na to najmocniejszy eksperymentalny dowód, jaki dotychczas przedstawiono
Tutaj właśnie przydaje się wir chiralny. Jego zadaniem jest bowiem zapobieganie takim sytuacjom poprzez pomiar chiralności cząsteczek. Kiedy światło oddziałuje z chiralnymi cząsteczkami, emitują one fotony. Analiza wzoru tych fotonów pozwala z kolei naukowcom określić stosunek cząsteczek lewoskrętnych do prawoskrętnych. Owszem, metody pomiaru chiralności istnieją już od dawna, jednak zaprezentowana przez naukowców nowa technika wydaje się być bardziej niezawodna, dokładna i opłacalna, wymagając mniejszych próbek dla uzyskania precyzyjnych wyników.
Fizyczka Nicola Mayer z Instytutu Maxa Borna wyjaśnia, że tradycyjne metody miały trudności z wykryciem subtelnych różnic w stężeniu cząsteczek w lustrzanych odbiciach, zwłaszcza w próbkach, w których ilości obu są prawie równe. Wir chiralny może jednak zidentyfikować nawet niewielką nierównowagę, która może mieć znaczące implikacje dla zdrowia i leczenia chorób.
Czytaj także: Odkryli je podczas monitorowania eksplozji jądrowych na Ziemi. Okazało się, że GRB pochodzą z odległego kosmosu
Lepsze narzędzia do wykrywania cząsteczek chiralnych mogą oznaczać przyspieszenie postępu, a nawet rewolucję w dziedzinach takich, jak chociażby biomedycyna.
Ta nowa technologia może mieć również zastosowanie poza opracowywaniem leków i diagnostyką. Istnieje bowiem potencjał tego, że poprawi ona naszą wiedzę o tym, jak światło i materia oddziałują ze sobą na najbardziej fundamentalnym poziomie, a tym samym pomoże naukowcom kontrolować reakcje chemiczne za pomocą samego światła. Jak podkreśla Mayer, badania te mogą doprowadzić do głębszego zrozumienia tego, jak elektrony zachowują się we wnętrzu cząsteczek. Taka wiedza teoretycznie może pozwolić nam manipulować tymi procesami.