Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Посетите Сервер по Физике Обратите внимание!
 
  Наука >> Физика >> Общая физика >> Оптика | Популярные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение

Нелинейная оптика изотропных сред с нарушенной зеркальной симметрией и проблема "хиральной чистоты" биоорганического мира

Профессор Н.И.Коротеев

Физический факультет МГУ

В последние несколько лет в МГУ развивается новое направление в "классической" нелинейной оптике, остававшееся до последнего времени практически не затронутым ни теоретическими, ни экспериментальными исследованиями. Речь идет о новом круге нелинейно-оптических явлений в изотропных средах с нарушенной зеркальной симметрией (прежде всего - в жидких растворах зеркально-асимметричных (хиральных) молекул), составляющих нелинейный аналог эффектов естественной оптической активности в таких же средах. Этот казалось бы весьма частный вопрос физики нелинейных оптических процессов приобретает актуальность и междисциплинарную значимость в связи с выработкой новых подходов к изучению удивительного феномена живой природы на молекулярном уровне, получившим название "хиральной чистоты" биоорганического мира. По пока невыясненным причинам, живая природа "предпочитает" выбирать в качестве элементарных молекулярных кирпичиков только один из двух возможных зеркальных стереоизомеров органических молекул ("правых" или "левых"): все молекулы углеводов - сахаров, входящих в живые организмы или представляющих продукты их жизнедеятельности, являются "правыми" изомерами, а молекулы аминокислот, напротив, - только "левыми" изомерами и т. п. Эта открытая еще Л.Пастером фундаментальная зеркальная асимметрия живой природы на молекулярном и надмолекулярном уровне до сих пор не нашла своего объяснения в рамках физико-химических представлений. Однако, наличие глубокой связи между зеркально-асимметричной структурой молекулярной основы жизни и возникновением и развитием биоорганического мира в настоящее время не вызывает сомнений. Одним из главных физических инструментов изучения этого феномена живой природы была и пока остается спектроскопия оптической активности жидких растворов биоорганических молекул. Однако, целый ряд фундаментальных ограничений этого метода "линейной" оптической спектроскопии не позволяют с его помощью продвинуться сколько-нибудь далеко в решении упомянутой фундаментальной проблемы. Недавно удалось показать, что своеобразно протекающие в таких средах нелинейные оптические процессы могут быть положены в основу нового типа оптической спектроскопии с многообещающими перспективами в области изучения молекулярной хиральности. Речь идет о таких новых явлениях, как электровращение плоскости поляризации световой волны, круговой электродихроизм, оптическое выпрямление, циркулярный фотогальванический эффект, генерация суммарных и разностных оптических частот в объеме и на поверхности диссимметричных жидкостей, и другие нелинейно-оптические эффекты, описываемые электро-дипольными оптическими восприимчивостями четного порядка (отсутствующими в центросимметричных жидкостях и рацемических растворах); нелинейная оптическая активность, круговой дихроизм двухфотонного поглощения света, и другие. Исследовательская активность в этом направлении стремительно нарастает во многих лабораториях мира. Ряд ведущих конференций по нелинейной оптике и применениям лазеров в науках о жизни уже ввели в свои программы разделы по нелинейным оптическим явлениям в средах с нарушенной зеркальной симметрией. Некоторые из предсказанных эффектов уже экспериментально обнаружены, другие еще ждут проверки экспериментом. Но уже сейчас ясно, что новые нелинейные оптические явления в сочетании с современной фемтосекундной лазерной техникой способны существенно обновить всю область изучения молекулярной хиральности, и через нее - изучение феномена нарушения зеркальной симметрии в биоорганическом мире.


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования