Рис. 8. Общий вид установки для когерентной четырехфотонной спектроскопии низкочастотных колебаний молекул в воде
СВЧ-излучения на живые организмы [ 29 ]. Отмеченная выше возможность спектрального разделения вкладов быстрых и медленных движений в ориентационную релаксацию молекул открывает дополнительные перспективы в изучении молекулярных взаимодействий в физике жидкости.
За рамками данной работы осталось обсуждение возможности измерения фрактальной размерности полимеров, молекулярных ассоциатов и биологических макромолекул в жидкости. Это направление активно развивается в современной науке [ 30, 31 ]. В наших экспериментах [ 32 ] изучается возможность использования когерентного четырехфотонного рассеяния лазерного излучения для изучения низкочастотных колебаний и ориентационных движений биологических молекул в воде, то есть в естественной среде. Такой подход дает целый ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами малоуглового рассеяния тепловых нейтронов и рентгеновского излучения, а также со спонтанным рассеянием света в крыле Рэлея. К упомянутым преимуществам можно отнести следующее:
• относительная простота эксперимента;
• высокий, по сравнению со спонтанным рассеянием в крыле Релея, уровень полезного сигнала;
• высокий, особенно по сравнению с нейтронографией, уровень энергетического( спектрального) разрешения;
• возможность, вследствие когерентного характера рассеяния, выделения в регистрируемом сигнале составляющих, относящихся к медленным переориентациям крупных молекулярных фрагментов.
Последняя возможность отсутствует в традиционных подходах к измерению фрактальной размерности.
Особый интерес вызывает возможность регистрации низкочастотных спектров растворов белков в воде, то есть в естественной для биологических молекул среде. Растворение белка сопровождается проявлением избирательного свойства образовывать комплексы только с параизомером молекулы воды. Такая спин-селективная адсорбция дает возможность исследовать свойства мембранного белка аквапорина, ответственного за пропускание молекул воды в клетку, открытие которого отмечено Нобелевской премией [ 33 ].
Прикладной аспект обнаруженных низкочастотных резонансов в воде очевиден. Отметим возможность резонансного воздействия СВЧ-излучений и средств мобильной связи с частотой ~ 1,8 ГГц на биообъекты. Это следует из того, что молекулы воды и гидроксила имеют вращательные резонансы на частотах 0,072 см ‐1( 2,16 ГГц) и 0,057 см ‐1( 1,72 ГГц), которые близки к частотам СВЧ-устройств.
Выводы
Таким образом, впервые с помощью спектроскопии когерентного четырехфотонного рассеяния лазерного излучения в нескольких жидкостях( CCl 4, Н 2 О, D 2 O, Н 2 О 2) в субмиллиметровом диапазоне длин волн( 0 – 100 см ‐1) обнаружены узкие резонансы, частоты которых с точностью до ширины аппаратной функции спектрометра совпадают
68 Морские информационно-управляющие системы, 2015 / No. 1( 7)