Projektbeschreibung
Erforschen, wie die schwache Kraft die Spiegelsymmetrie chiraler Moleküle stört
Die Chiralität von Molekülen ist in Bereichen wie der Arzneimittelentwicklung von entscheidender Bedeutung. Dennoch stellen sich grundlegende Fragen zu chiralen Molekülen, insbesondere in Bezug darauf, warum eine bestimmte Händigkeit in lebenden Systemen vorherrscht. Traditionell werden die Enantiomere chiraler Moleküle als perfekte Spiegelbilder betrachtet, wobei eine einfache Umwandlung zwischen ihnen impliziert wird. Jedoch könnte die schwache Kraft diese Paritätssymmetrie in chiralen Molekülen verletzen. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts Q-ChiMP ist, die Frage zu beantworten, ob die schwache Kraft in der Chemie eine Rolle spielt. Dazu wird ein erstes Experiment mit gefangenen chiralen Molekülionen zur Messung der Paritätsverletzung durchführt. Bei der vorgeschlagenen Forschungsarbeit werden die langen Kohärenzzeiten von Experimenten mit gefangenen Ionen ausgenutzt, um die Messgenauigkeit zu verbessern. Die Verwendung von Molekülionen sollte außerdem die Erzeugung längerer Kohärenzzeiten und hoher Messgenauigkeit ermöglichen. Die Ergebnisse von Q-ChiMP könnten die quantengesteuerte Chemie und die Quanteninformationstechnologie voranbringen.
Ziel
Molecular chirality plays a central role in many fields, ranging from reaction dynamics to drug development. Fundamental questions surround chiral molecules, in particular: Why does a specific handedness prevail in natural living systems? The vast majority of Chemistry textbooks define the two enantiomers of chiral molecules as perfect mirror images, which entails tunnelling conversion between enantiomers. However, a closer look reveals that the non-conservation of spatial inversion exhibited by the weak force should violate the parity symmetry in chiral molecules.
In Q-ChiMP, we aim to answer the fundamental question, Is the weak force important in chemistry? To this end, we will realize the first trapped chiral molecular ion experiment with pristine quantum control to measure parity violation (PV) in molecules for the first time by detecting tiny structural differences between enantiomers. We will use several advantages molecular ions have over neutrals in metrology. First, we will leverage the long coherence times enabled by trapped ion experiments to enhance measurement precision. Second, molecular ions provide a promising path to generate internally cold chiral molecules populating only a few quantum states, which serves as an essential ingredient of precision metrology along with high quantum efficiency in detection. Our main approach to measure PV will use our newly developed vibrational spectroscopy scheme that can extract PV from a racemic sample directly, enhancing measurement precision and overcoming synthesis challenges.
Each of the aims developed in Q-ChiMP toward a measurement of PV serves as an important novel milestone for taming cold polyatomic molecules and can be applied to quantum-controlled chemistry experiments and quantum information technology.
The unique experience of the PI in precision spectroscopy with molecular ion ensembles and experimental cold quantum-controlled chemistry will be instrumental in achieving these ambitious goals.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2023-STG
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