手性分子动力学在研究分子相互作用方面具有关键作用。目前，对具有不同的手性的系统成像仍然较为困难，尤其是在活细胞环境中。为了捕捉到电子和原子核在化学反应过程中如何重新排列的过程，成像技术必须具有超快的时间分辨率。西班牙 ICFO 光子学研究中心提出了一种超快时间分辨率的分子手性成像新方法。相关研究成果目前已发表于Physical Review Letters。

尽管使用短激光脉冲可以提供所需的时间分辨率，但是对于涉及多个原子核的系统来说，从超短脉冲中获得的数据中是难以解释和重建整个分子动力学过程的。

杜伦大学的研究研究人员曾经提出，可以利用发光手性分子发出的圆偏振光，从而获得包含有关分子环境、结构和结合状态的信息。 然而，由于旋光效应较弱，这使得该方法难以应用于超快脉冲。

ICFO光子学研究中心提出使用短脉宽、高强度的800 纳米红外脉冲对手性分子进行光电离，并首次实现了将其用于超快的手性成像。新方法可以实现大约 10-16 秒的时间分辨率。

激光脉揭示手性分子动力学过程。

发现手性的证据

ICFO 的研究成员表示，尽管超短脉冲的光子能量不足以使分子电离，但脉冲的强度足够引发多光子效应，从而分子可以同时吸收多个光子，实现多光子电离。电离过程将电子从分子中剥离出来。但在被剥离之前，电子云的形状由分子的手性决定。

尽管电子云在从分子中剥离时会发生严重变形，但其结构保留了初始状态的痕迹，从而保留了分子的手性信息。 ICFO 通过监测电子云的轨道角动量 (OAM) 及其飞离分子的方向对这种结构进行了量化，有效地携带了有关原始手性的信息。

具体地，用几个光周期的线偏振激光脉冲对手性分子进行强场电离会产生光电子涡流，其涡旋的手性揭示了分子的手性。

本研究是对自由电子的 OAM 在手性分子光电离中的作用的首次理论验证。现在，研究人员将计划进一步使用阿秒脉冲在实验中证明该结论。 考虑到目前对手性分子的描述较为不足，不包括分子势的各向异性或再碰撞过程等，新方法提供的信息还可能改进目前对手性分子的描述。更进一步，有关手性分子的研究也对制药领域具有重要的潜在应用价值。