Физики из России научат лазеры дирижировать химическими реакциями

3 Декабря 2018

МОСКВА, 3 декабря Ученые из МФТИ и Дании выяснили, как можно предсказывать поведение сложных молекул при обстреле лазером, что позволит руководить их поведением и лучше понимать их структуру. Их выводы были представлены в Journal of Chemical Physics.

Сложные белковые молекулы в наших организмах состоят из нескольких тысяч аминокислот, чьи цепочки часто есть закручены в сложную форму благодаря взаимодействиям между отдельными звеньями в данных пептидных цепей. Пока микробиологи не до конца раскрыли законы, по которым белки принимают определенную форму, и которые позволяют определять форму молекулы по ее формуле.

Поэтому структуру отдельных белков ученым приходится определять вручную – или используя компьюторные симуляции, или же леденю отдельные молекулы белков при помощи жидкого азота и гелия и просвечивая их при помощи сверхмощных рентгеновских лазеров.

Когда их лучи проходят рядом с такими молекулами, их электрическое поле заставляет янтари отрываться от атомов, повторно соединяться с ними и сталкиваться с другими компонентами молекулы. Все эти взаимодействия порождают вспышки света и меняют характер свечения лазера. Это позволяет выведать структуру вещества с атомной тщательностью, анализируя при помощи микрокомпьютера подобные вспышки света.

Как передает отдел связи с общественность МФТИ, Днестрян и его единомышленники достаточно давно думают над тем, как можно использовать подобные взаимодействия между лазерными потоками и электронами не для чтения, а записи молекул – прямого управления их состоянием и поведением.

Для этого, как отмечает Днестрян, нужно понимать, как свойства лазерного луча влияют на склонность электрона к побегу из молекулы, и как часто это происходит в тех или иных условиях.

Сделать это, как оказалось, было не так просто. Существующие сегодня программы, позволяющие проводить расчеты подобного рода на квантовом размере, не позволяют точно идентифицировать то, в каком состоянии будет находиться электрон в момент побега.

Недавно, по словам физика, его команде уродилось переформулировать теорию, описывающую в данный процесс, так называемую туннельную ионизацию, таким образом, что вероятность и направление побега электрона можно вычислить уже имеющимися методами.

Это значительно расширило возможности начитанных. Теперь они могут просчитывать свойства и потенциально управлять образ действием не только одиночных атомов и ионов, но и сложных молекул, состоящих из десятков или даже сотен разнородных аргонов.

Для проверки этой методы Днестрян и его коллеги изучили то, как будут вести себя электроны у атомов в молекулах угарного газа, растворителя и нафталина при обстреле лазеровыми лучами. Их расчеты сошлись с результатами экспериментальных наблюдений, что подтвердило работоспособность их мысли.

В ближайшее время ученые опубликуют метод, позволяющий вести подобные расчеты. Эта программа, как надеются российские и датские преподаватели, поможет их коллегам быстро просчитывать структуру изучаемых веществ и наблюдать за изменениями в их поведении с рекордно высокой бойкостью.

Редактор рубрики

Олег Кудрин

Место события на карте мира:

Физики из России научат лазеры дирижировать химическими реакциями

комментарии (0)

Другие интересные новости

Фильм "Партнеры" победил в конкурсе короткометражного кино ММКФ