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
|