«Мы живем в молекулярном мире, где большинство вещей вокруг нас состоит из молекул: воздух, продукты питания, напитки, одежда, клетки и многое другое. Изучение молекул с помощью нашей новой техники может быть использовано в медицине, фармации, химии и других областях », – сказал доцент Такуро Идегучи из Института фотонной науки и технологий Токийского университета.
Новый метод объединяет две современные технологии в уникальную систему, называемую комплементарной колебательной спектроскопией. Все молекулы имеют очень небольшие характерные колебания, вызванные движением ядер атомов.
Инструменты, называемые спектрометрами, определяют, как эти колебания заставляют молекулы поглощать или рассеивать световые волны. Современные методы спектроскопии ограничены типом света, который они могут измерять.
Новый дополнительный вибрационный спектрометр, разработанный исследователями из Японии, может измерять более широкий спектр света, комбинируя более ограниченные спектры двух других инструментов, называемых спектрометрами инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния.
Сочетание двух методов спектроскопии дает исследователям различную и дополнительную информацию о молекулярных колебаниях.
«Мы поставили под сомнение« здравый смысл »этой области и разработали что-то новое. Рамановский и инфракрасный спектры теперь можно измерять одновременно », – сказал Идегучи.
Предыдущие спектрометры могли обнаруживать только световые волны длиной от 0.От 4 до 1 микрометра (рамановская спектроскопия) или от 2.От 5 до 25 мкм (инфракрасная спектроскопия). Разрыв между ними означал, что рамановскую и инфракрасную спектроскопию приходилось проводить отдельно. Ограничение похоже на попытку насладиться дуэтом, но при этом вы вынуждены слушать две части по отдельности.
Дополнительная колебательная спектроскопия может обнаруживать световые волны в видимом, ближнем и среднем инфракрасном спектрах. Достижения в лазерной технологии с ультракороткими импульсами сделали возможной дополнительную колебательную спектроскопию.
Внутри дополнительного вибрационного спектрометра титан-сапфировый лазер посылает импульсы ближнего инфракрасного света шириной 10 фемтосекунд (10 квадриллионных долей секунды) в направлении химического образца.
Перед попаданием в образец свет фокусируется на кристалле селенида галлия. Кристалл генерирует световые импульсы среднего инфракрасного диапазона. Затем световые импульсы ближнего и среднего инфракрасного диапазона фокусируются на образце, а поглощенные и рассеянные световые волны обнаруживаются фотодетекторами и одновременно преобразуются в спектры комбинационного рассеяния и инфракрасный спектр.
На данный момент исследователи протестировали свою новую технику на образцах чистых химических веществ, обычно обнаруживаемых в научных лабораториях. Они надеются, что однажды этот метод будет использован, чтобы понять, как молекулы меняют форму в реальном времени.
«Специально для биологии мы используем термин« без меток »для молекулярной колебательной спектроскопии, потому что она неинвазивна и мы можем идентифицировать молекулы без прикрепления искусственных флуоресцентных меток. Мы считаем, что дополнительная колебательная спектроскопия может быть уникальным и полезным методом для молекулярных измерений », – сказал Идегучи.