اكتشف نعمان وفريقه أن الجزيئات الكيرالية تقوم بتصفية الإلكترونات بناءً على اتجاه دورانها. سوف تتحرك الإلكترونات ذات الاتجاه الدوراني بكفاءة أكبر عبر الجزيء اللولبي في اتجاه واحد أكثر من الاتجاه الآخر. تتحرك الإلكترونات ذات الدوران المعاكس بحرية أكبر في الاتجاه الآخر.
لكي تفهم السبب، تخيل أنك ترمي طبقًا طائرًا يطل من جدار الردهة. إذا اصطدم الفريسبي بالحائط الأيمن، فسوف يرتد للأمام فقط إذا كان يدور في اتجاه عقارب الساعة؛ وإلا فإنه سوف يرتد إلى الوراء. سيحدث العكس إذا ضربت الفريسبي بالحائط الأيسر. وبالمثل، فإن الجزيئات اللامركزية “تشتت الإلكترونات وفقًا لاتجاه دورانها”، كما قال نعمان. أطلق هو وفريقه على هذه الظاهرة اسم تأثير انتقائية الدوران المستحث (CISS).
وبسبب هذا التشتت، تنتهي الإلكترونات ذات الدوران المغزلي بالتجمع عند أحد قطبي الجزيء اللامركزي (وتتجمع النسختان اليمنى واليسرى من الجزيء بسبينات متضادة عند قطبيهما). لكن إعادة توزيع السبينات تؤثر على كيفية تفاعل الجزيئات اللولبية مع الأسطح المغناطيسية، لأن الإلكترونات التي تدور في اتجاهين متعاكسين تجذب بعضها البعض، وتلك التي تدور في نفس الاتجاه تتنافر.
وبالتالي، عندما يقترب جزيء حلزوني من سطح مغناطيسي، فإنه سينجذب أقرب إذا كان للجزيء والسطح انحياز دوران معاكس. إذا كانت دوراتهم متطابقة، فسوف يتنافرون. (نظرًا لوجود تفاعلات كيميائية أخرى أيضًا، لا يمكن للجزيء أن ينقلب ببساطة لإعادة تنظيم نفسه.) لذلك يمكن للسطح المغناطيسي أن يعمل كعامل مراوان، ويتفاعل بشكل تفضيلي مع مقابل واحد فقط من المركب.
في عام 2011، وبالتعاون مع فريق من جامعة مونستر في ألمانيا، قام نعمان وفريقه بقياس دوران الإلكترونات أثناء تحركها عبر الحمض النووي المزدوج، مما يؤكد أن تأثير CISS حقيقي وقوي.
وقال نعمان إن ذلك هو الوقت الذي بدأت فيه الأبحاث حول هذا التأثير وتطبيقاته المحتملة “تزدهر”. على سبيل المثال، قام هو وفريقه بتطوير عدة طرق لاستخدام تأثير CISS لإزالة الشوائب من الأدوية الحيوية، أو استبعاد المتصاوغات الضوئية الخاطئة من الأدوية لمنع حدوث آثار جانبية كبيرة. لقد استكشفوا أيضًا كيف يمكن لتأثير CISS أن يساعد في شرح آليات التخدير.
لكنهم بدأوا العمل بجدية على فكرة أن تأثير CISS يلعب دورًا في ظهور المثلية البيولوجية بعد أن تمت دعوتهم للتعاون في فرضية من قبل فريق في جامعة هارفارد بقيادة عالم الفلك ديميتار ساسيلوف وطالب دراساته العليا إس فوركان أوزتورك. .
منظور الفيزياء
واجه أوزتورك، المؤلف الرئيسي الشاب للأوراق البحثية الأخيرة، مشكلة التجانس في عام 2020 عندما كان طالب دراسات عليا في الفيزياء في جامعة هارفارد. وبسبب عدم رضاه عن أبحاثه حول المحاكاة الكمومية باستخدام الذرات فائقة البرودة، فقد تصفح مجلة علمية تتضمن تفاصيل 125 من أكبر الألغاز في العالم وتعرف على المثلية الجنسية.
وقال: “لقد بدا الأمر وكأنه سؤال فيزيائي لأنه يتعلق بالتماثلات”. بعد التواصل مع ساسيلوف، وهو مدير مبادرة أصول الحياة بجامعة هارفارد والذي كان مهتمًا بالفعل بمسألة المثلية الجنسية، تحول أوزتورك ليصبح طالبًا في مختبره.
