Лазерный мир

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.

Метод использует рентгеноструктурный анализ сверхвысокого разрешения. Немецкий физик, лауреат Нобелевской премии по физике в 1914 году Макс фон Лауэ открыл дифракцию (отклонение от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий) рентгеновских лучей на кристаллах. В итоге получается та или иная картинка. Фон Лауэ доказал, что она несет информацию о структуре вещества, показывает, как атомы размещены в пространстве. Это был серьезный прорыв в науке, и ученые достаточно быстро определили кристаллические структуры простых веществ, например, железа.

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.

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.

Монокристаллические алмазные пластины, производство которых будет открыто в Архангельске, будут использоваться в квантовых технологиях. Для их применения нужно знать, сколько энви-центров в каждой пластине находится, где они расположены и как ориентированы. «Как оказалось, методик определения ориентации энви-центров и их концентраций в структуре алмаза практически нет. Это очень сложно технически сделать, все методики несколько косвенные, они не говорят точно, сколько там энви-центров, как они ориентированы. Так вот, этот подход может очень точно сказать, как ориентированы энви-центры и их концентрацию», — объяснил Макаров.

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