Лазерный мир

Ученый научно-образовательного центра «Российская Арктика», профессор кафедры фундаментальной и прикладной физики Северного Арктического федерального университета Дмитрий Макаров разработал новые методы диагностики сложных нано- и биосистем. Они основаны на исследовании взаимодействия ультракоротких лазерных импульсов со сложными материалами для определения структуры их молекул, в том числе в динамике.

«До этого мы могли статические системы определять: вот молекула, вот ее структура, а здесь мы можем определить, как атомы в течение времени образовывали эту молекулу. И как раз я этим занимаюсь, там достаточно много научных проблем и неточностей в понимании того, как это все происходит. Я разрабатывал эту теорию, была разработана более точная теория, методики, подходы, с помощью которых можно расшифровывать не просто структуру, а как образуются эти сложные молекулы», — рассказал ТАСС Макаров.

В середине ХХ века было доказано, что при помощи рентгеноструктурного анализа можно определять, как расположены атомы в сложных молекулах, таких как ДНК и белки. Технология расшифровки постоянно совершенствуется. В настоящее время стали использовать не просто рентгеновские лучи, а рентгеновские лазеры, которые дают серию ультракоротких вспышек. «И с его помощью мы можем определять не просто структуру очень хорошо, где находятся атомы, а можем определить даже то, как образуются эти атомы, как они объединяются. Мы показали, например, как различные тринуклеотиды могут образовываться с помощью этих ультракоротких импульсов», — пояснил Макаров.

Нуклеотиды — это группа органических соединений, которые играют важную роль в энергетических и информационных внутриклеточных процессах, а также являются составляющими частями нуклеиновых кислот и многих коферментов. «Все картинки ДНК, белковых молекул, которые мы видим, это симуляции. Реальность более сложная. Эта методика, которой я занимался, с помощью нее можно расшифровывать настоящие, реальные молекулы. Структуру реальных молекул, не моделей, мы можем увидеть реальную структуру сложных нано- и биосистем. И не только реальную структуру, но и как эти молекулы объединяются или разрушаются», — уточнил физик.

В динамике картину позволяет увидеть серия вспышек лазера, с каждой вспышкой она меняется. «Картина меняется почти мгновенно, технически это сложно отследить, но это можно отслеживать», — добавил он.

Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/16454855