Description du projet
Étudier la chiralité dans les solutions aqueuses
La plupart des réactions chimiques dans les organismes ont lieu dans des environnements aqueux. Tout aussi importantes dans la biochimie des êtres vivants, les molécules chirales existent sous deux formes partageant la même composition, mais disposées dans une structure chimique différente, en miroir. Les scientifiques du projet AQUACHIRAL, financé par l’UE, souhaitent déterminer comment la chiralité est affectée par l’interaction avec les molécules d’eau dans des solutions aqueuses. Les chercheurs développeront de nouveaux outils basés sur la spectroscopie photoélectronique (SPE) par jet de liquide, une technique récemment mise au point qui a permis d’importantes avancées de connaissances sur les propriétés autrefois élusives de l’eau, contribuant considérablement à la recherche dans le domaine de l’eau. Ils examineront la chiralité et la stéréochimie des réactions chimiques dans l’eau, afin de faire progresser les sciences fondamentales et appliquées.
Objectif
Most chemical reactions in lifeforms take place in aqueous environments and probing biochemical molecules and their reactions in the aqueous phase is indispensable for advancing fundamental and applied science. Equally, intermolecular effects involving chiral complexes are highly relevant to life sciences, where hydration and chiral recognition are fundamental biochemical processes, typically occurring at aqueous interfaces. All of these processes are driven by electronic structure interactions with water molecules and are intimately connected with aqueous-phase electron binding energies. The prime experimental tool to access these properties is photoelectron spectroscopy (PES). With the recent invention of liquid-microjet-(LJ) PES, compatible with highly volatile liquid water and aqueous solutions, this technique has significantly contributed to modern water research, providing important insights into formerly elusive water properties, such as absolute energetics and solute interfacial distributions.
I propose to explore chirality in aqueous solution using a novel aspect of photoelectron emission: photoelectron circular dichroism (PECD). It is site-specific and sensitive to chemical environment and structure. Furthermore, PECD exceeds absorption-based chiroptical signals by orders of magnitude, allowing application to dilute samples, potentially including interfacial layers, akin to PES. PECD has been demonstrated for isolated chiral molecules and clusters, and measurement of PECD effects in aqueous solution would mark a scientific breakthrough.
The aim of AQUACHIRAL is to combine LJ-PES with PECD to (1) probe aqueous-phase chirality using enantioselective electronic-structure fingerprints of solutes and to (2) follow the stereochemistry of prominent chemical reactions in aqueous solution, e.g. slow glucose mutarotation. To achieve this, experimental technology must be extended, with novel liquid jets and electron detection systems being developed and optimized.
Champ scientifique
Programme(s)
Thème(s)
Régime de financement
ERC-ADG - Advanced GrantInstitution d’accueil
80539 Munchen
Allemagne