Bat Universitetinin fiziklərinin rəhbərlik etdiyi beynəlxalq alimlər qrupu tərəfindən əczaçılıq elminə, təhlükəsizlik, məhkəmə ekspertizasına, ətraf mühit elminə, incəsənətin mühafizəsinə və təbabətə əhəmiyyətli potensial təsir göstərən yeni optik fenomen nümayiş etdirilib.

Tədqiqat Nature Photonics jurnalında dərc olunub .

Molekullar çox xüsusi üsullarla fırlanır və titrəyir. Onlara işıq düşəndə ​​sıçrayır və səpələnir. Hər milyon işıq hissəcikləri (fotonlar) üçün biri rəngini dəyişir. Bu dəyişiklik Raman effektidir. Rəng dəyişdirən bu fotonların çoxunu toplamaq molekulların enerji vəziyyətlərinin şəklini çəkir və onları müəyyən edir.

Ancaq bəzi molekulyar xüsusiyyətlər (enerji halları) Raman effekti üçün görünməzdir. Onları üzə çıxarmaq və daha dolğun mənzərəni çəkmək üçün “hiper-Raman” lazımdır.

Hiper-Raman

Hiper-Raman effekti sadə Ramandan daha inkişaf etmiş bir fenomendir. Bu, iki foton molekula eyni vaxtda təsir etdikdə və sonra Raman rəng dəyişikliyi nümayiş etdirən tək səpələnmiş foton yaratmaq üçün birləşdikdə baş verir.

Hyper-Raman canlı toxumaya daha dərindən nüfuz edə bilir, molekullara zərər vermə ehtimalı azdır və daha yaxşı kontrastlı şəkillər verir (avtoflüoresandan daha az səs). Əhəmiyyətli odur ki, hiper-Raman fotonları Raman fotonlarından daha az olsa da, molekula yaxın kiçik metal parçaların (nanohissəciklərin) olması ilə onların sayı xeyli artırıla bilər.

Əhəmiyyətli üstünlüklərinə baxmayaraq, bu günə qədər hiper-Raman həyatın əsas imkanlarını – şirallığı öyrənə bilməyib.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=1857921027&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1722505476&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2024-07-physicists-probe-deeper-invisible-energy.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTUuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJOb3QpQTtCcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTI3LjAuNjUzMy43NCJdLFsiQ2hyb21pdW0iLCIxMjcuMC42NTMzLjc0Il1dLDBd&dt=1722502347657&bpp=4&bdt=379&idt=521&shv=r20240729&mjsv=m202407310101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D6bf3eefe49031f83%3AT%3D1721367059%3ART%3D1722505430%3AS%3DALNI_MacAfAOJA8VyURIyKJCZKOtEk96_Q&eo_id_str=ID%3D253fe466b124068d%3AT%3D1721367059%3ART%3D1722505430%3AS%3DAA-Afja3CR3UFVWEVuVSmzApOeu3&prev_fmts=0x0%2C1519x695&nras=2&correlator=6100691863594&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1972&biw=1519&bih=695&scr_x=0&scr_y=0&eid=44759876%2C44759927%2C44759837%2C95332924%2C95334529%2C95334828%2C95337027%2C95337869%2C31085793%2C95336521%2C95339224%2C95336266%2C31078663%2C31078665%2C31078668%2C31078670&oid=2&pvsid=1031605845747943&tmod=536144941&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C695&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=0&td=1&tdf=0&psd=W251bGwsbnVsbCwibGFiZWxfb25seV8xIiwxXQ..&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=M

Optik fəaliyyət

Molekullarda şirallıq onların bükülmə hissini ifadə edir – bir çox cəhətdən DNT-nin spiral quruluşuna bənzəyir. Zülallar, RNT, şəkərlər, amin turşuları, bəzi vitaminlər, bəzi steroidlər və bir sıra alkaloidlər daxil olmaqla, bir çox biomolekullar şirallıq nümayiş etdirir.

İşıq da şiral ola bilər və 1979-cu ildə tədqiqatçılar David L. Andrews və Thiruiappah Thirunamachandran, hiper-Raman effekti üçün istifadə edilən şiral işığın molekullar haqqında üçölçülü məlumat verə biləcəyini və onların şirallığını aşkar edə biləcəyini nəzəriyyə etdilər.

Bununla belə, hiper-Raman optik aktivliyi kimi tanınan bu yeni effektin çox incə, bəlkə də ölçülməsi mümkünsüz olacağı gözlənilirdi. Bunu müşahidə edə bilməyən eksperimentalistlər şiral işığının saflığı ilə mübarizə aparırdılar. Üstəlik, təsir çox incə olduğundan, onlar böyük lazer güclərindən istifadə etməyə çalışdılar, lakin bu, öyrənilən molekulların zədələnməsi ilə nəticələndi.

Həm Vanna komandasına, həm də araşdırmaya rəhbərlik edən professor Ventsislav Valev izah edərək, “Əvvəlki cəhdlər təsiri birbaşa şiral molekullardan ölçmək məqsədi daşısa da, biz dolayı bir yanaşma tətbiq etdik.

“Biz öz-özünə şiral olmayan molekullardan istifadə etdik, lakin onları şiral iskele üzərində yığaraq şiral etdik. Xüsusilə, molekulları molekullara onların bükülməsini (xirallığını) effektiv şəkildə verən kiçik qızıl nanohelislərə yerləşdirdik.

“Qızıl nanohelislərin başqa bir çox əhəmiyyətli faydası var – onlar kiçik antenalar kimi xidmət edir və işığı molekullara yönəldir. Bu proses hiper-Raman siqnalını artırır və bizə onu aşkarlamağa kömək edir.

“Bu cür nanohelislər 1979-cu il nəzəriyyə sənədində göstərilməyib və biz onları izah etmək üçün bu tədqiqat sahəsinin orijinal müəlliflərindən və qabaqcıllarından birinə müraciət etdik.”

45 illik nəzəriyyənin təsdiqlənməsi

Şərqi İngiltərə Universitetinin fəxri professoru və məqalənin həmmüəllifi Andrews dedi: “Bu iş təcrübəsinin bütün bu illərdən sonra nəzəri proqnozumuzu nəhayət təsdiqlədiyini görmək çox sevindiricidir. Bathdan olan komanda əla təcrübə həyata keçirdi.”

Bu yeni effekt dərman vasitələrinin tərkibini təhlil etməyə və onların keyfiyyətinə nəzarət etməyə xidmət edə bilər. Bu, məhsulların orijinallığını müəyyən etməyə və saxtakarlığı aşkar etməyə kömək edə bilər. O, həmçinin gömrükdə və ya cinayət yerlərində qanunsuz narkotik və partlayıcı maddələrin müəyyən edilməsinə xidmət edə bilər.

O, ətraf mühit nümunələrində havadan, sudan və torpaqdan çirkləndiriciləri aşkar etməyə kömək edəcək. O, konservasiya və bərpa məqsədləri üçün sənətdə piqmentlərin tərkibini aşkar edə bilər və çox güman ki , xəstəlikdən qaynaqlanan molekulyar dəyişiklikləri aşkar edərək tibbi diaqnoz üçün klinik tətbiqlər tapacaqdır .

Professor Valev dedi: “Bu tədqiqat işi bir çox onilliklər ərzində və elmlər namizədindən tutmuş fəxri professora qədər bütün mərhələlərdən olan akademiklər arasında kimyəvi nəzəriyyə ilə eksperimental fizika arasında əməkdaşlıq olmuşdur .

“Ümid edirik ki, bu, digər alimləri ruhlandıracaq və elmi tərəqqinin çox vaxt onilliklər tələb etdiyi barədə məlumatlılığı artıracaq.”

İrəliyə baxaraq, o əlavə etdi: “Bizimki fundamental fiziki mexanizmin ilk müşahidəsidir. Effektin digər elm adamlarının qəbul edə biləcəyi standart analitik alət kimi həyata keçirilməsinə qədər hələ çox yol var.

“Biz Raman spektrometrlərinin dünya şöhrətli istehsalçısı olan Renishaw PLC-dən olan əməkdaşlarımızla birlikdə səyahəti səbirsizliklə gözləyirik.”

Dr. Robin Jones, yeni tədqiqat məqaləsinin ilk müəllifi və Ph.D. Bu yaxınlara qədər Bath Universitetinin tələbəsi, “Hiper-Raman optik fəaliyyət effektini göstərən təcrübələri yerinə yetirmək mənim ən yaxşı akademik təcrübəm olub. Geriyə nəzər saldıqda, deyəsən, doktorluq dissertasiyamın demək olar ki, hər addımı bir parça kimi idi. müşahidəyə nail olmaq üçün yerinə düşmüş tapmaca.”

Daha çox məlumat: Robin R. Jones et al, Chirality conferral hiper-Raman optik aktivliyinin müşahidəsini təmin edir, Nature Photonics (2024). DOI: 10.1038/s41566-024-01486-z

Jurnal məlumatı: Nature Photonics 

Bath Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir