Mitä ovat optiset isomeerit?

Kaksi saman kemiallisen koostumuksen molekyyliä voidaan rakentaa erilaisilla atomikokoonpanoilla. Näiden molekyylien atomit on järjestetty eri tavalla, ja kun niiden peilikuvat käännetään samaan suuntaan, näiden molekyylien atomit eivät ole linjassa toistensa kanssa. Nämä molekyylit tunnetaan myös kiraalisina molekyyleinä. Kiraalisia molekyylejä ei voida asettaa päällekkäin. Isomeeri on sellainen molekyyli.

Optinen isomeeri on molekyyli, joka vaikuttaa tasopolarisoituun valoon. Valoaaltoilla on tietyt taajuudet. Polarisoitu valo kulkee aaltoina tietyllä tasolla tai värähtelytaajuudella. Kun yksittäinen valotaajuus kulkee optisten isomeerien läpi, sen taso pyörii. Tämä kierto voi olla myötä- tai vastapäivään isomeerien sähkövarauksesta riippuen.

Tutkijat yleensä testaavat optisia isomeerejä polarimetrillä. Polarimetrin osiin kuuluu yleensä pala polarisoitua materiaalia, jonka läpi valo kulkee, liuos, jota käytetään liuoksen pitämiseen, pyörivä analysaattori ja okulaari. Putki täytetään vedellä, jolla ei ole sähkövarausta, ja analysaattoria pyöritetään niin, että sen läpi ei näy valoa.

Polarisaattorit ylitetään yleensä 45 asteen kulmassa. Optiseen isomeeriä sisältävä liuos lisätään veteen ja analysaattoria käännetään, kunnes valoa voidaan nähdä tulevan laitteen läpi. Tällä tavalla voidaan mitata isomeerien vaikutus ja huomata pyörimiskulma.

Esimerkkejä isomeereistä ovat aminohapot, sokerit ja proteiinit. Joidenkin elintarvikkeiden erilaiset maut ja tuoksut johtuvat tavasta, jolla näiden elintarvikkeiden atomit ovat linjassa. Suun ja nenän reseptorit voivat havaita elintarvikkeiden maun ja aromin sen perusteella, miten nämä molekyylit on järjestetty ja miten ne reagoivat näihin reseptoreihin.

Optisia isomeerejä voidaan käyttää myös kemiallisen liuoksen puhtauden mittaamiseen. Niitä voidaan käyttää esimerkiksi sokeriteollisuudessa irtotavaran sokerisiirapin pitoisuuden mittaamiseen. Lääketieteessä näiden isomeerien käyttöä kehitetään diabetesta sairastavien verensokerin mittaamiseen. Optinen mineralogia voi käyttää isomeerejä myös materiaalien tunnistamiseen ohuella mineraaliesiintymän osalla.
Optisten isomeerien erottaminen voi olla hyödyllinen tieteellisen tutkimuksen väline. Aminohappoja tutkittaessa nämä hapot voidaan erottaa ja mitata käyttämällä optisia isomeerejä. Näitä isomeerejä sisältävä aine johdetaan kiinteän aineen tai nesteen läpi, jossa on sähköisesti varautuneita atomeja, ja isomeerit erotetaan liuoksen ja isomeerien sähkövarauksen reaktiolla. Optiset isomeerit ovat yleinen ilmiö luonnonkemiassa, ja niitä voidaan käyttää monilla aloilla, mukaan lukien lääketieteellinen tutkimus.