Новый физический эффект продемонстрирован после 40 лет поиска

Впервые исследовательская группа смогла использовать физический эффект, в частности изменение цвета света, рассеянного от молекул, для измерения хиральности

0 678

После 40 лет работы физиков по всему миру в Университете Бата был продемонстрирован новый физический эффект, который может привести к достижениям в области эффективности химического производства, миниатюризации и контроля качества в персонализированных фармацевтических препаратах.

Впервые исследовательская группа смогла использовать физический эффект, в частности изменение цвета света, рассеянного от молекул, для хиральности, подтверждая прогнозы теоретической работы 1970-х годов. Новая техника в 100 000 раз более чувствительна, чем стандартные методы, используемые сегодня.

Хиральность описывает ориентацию молекул, которые могут существовать в левой или правой форме в зависимости от того, как они закручиваются в трех измерениях. Многие молекулы, необходимые для жизни, в том числе ДНК, аминокислоты и белки, проявляют хиральность, и управляемость может полностью изменить их функцию или свойства. Поэтому знание хиральности вещества часто критически важно.

В течение десятилетий ученые пытались доказать, что можно точно определить хиральность молекул путем изменяющего цвет (нелинейного) эффекта при освещении витым (циркулярно поляризованным) светом. Теоретически, скрученный может изменить цвет и затем рассеяться по-разному от молекул с разной хиральностью, но это никогда не было продемонстрировано экспериментально.

Экспериментальная геометрия на самом деле довольно проста; наноисточники рассеяны в воде в стеклянном контейнере, где они распространяются случайным образом, при этом направлен на них. Поворот (круговая поляризация) лазера периодически переключается, и свет, рассеянный от контейнера под углом 90°, анализируется для определения хиральности присутствующих источников. Исследование было опубликовано в Physical Review X.

Смотрите также  Первое в мире видео формирование кристаллов с атомным разрешением

«Поиски заняли более 40 лет, потому что ученые искали доказательство без успеха, а не из-за отсутствия попыток найти. Это потрясающе. Теория была довольно спорной, многие думали, что, может быть, эффект вообще невозможно наблюдать, может быть, что-то еще там есть и блокирует его» — говорят исследователи.

В течение 200 лет ученые использовали один и тот же метод для хиральности. Он не очень чувствительный, но он надежный и простой, однако точные измерения хиральности стали главным препятствием для создании хиральной из-за ложных срабатываний.

«Теперь у нас есть метод, в 100 000 раз более чувствительный, без ложных срабатываний. В настоящее появляется новый тип производственного процесса. Он называется «лаборатория на кристалле», и наш эффект очень хорошо ему подходит.» — говорит доктор Венцислав Валев, который возглавляет исследовательскую группу.

Усовершенствованные лазерные источники, чувствительное детектирующее оборудование и современные нанотехнологии — все это собрано вместе, чтобы обеспечить экспериментальное наблюдение за новым эффектом. Далее исследователи будут использовать свои результаты для разработки технологических приложений.


«First observation of optical activity in hyper-Rayleigh scattering», Physical Review X (2019). DOI: 10.1103/PhysRevX.9.011024 

Войти с помощью: 
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
0
Будем рады вашим мыслям, пожалуйста, прокомментируйте.x
()
x