Исследовательский коллектив из Батского университета разработал инновационную методику для анализа и изучения структуры наноразмерных объектов. Данный метод основан на использовании мощного лазерного излучения, преломленного особым образом, и направленного на крошечную специальную золотую решетку, что обеспечивает так называемое селективное выделение света заданной длины волны. Причем, потенциальное применение этой технологии охватывает исследования структуры и чистоты молекул, используемых в фармацевтике, агрохимии и пищевой промышленности. Ключевой особенностью данной новой методики является способность дифференцировать нормальные молекулы от их энантиомеров (зеркальных отражений). При этом, несмотря на идентичный химический состав, структурные различия между указанными молекулами могут обусловливать кардинально противоположные физико-химические свойства соединений.
Ярким примером является нашумевший в свое время препарат под названием Thalidomide, убранный с потребительского рынка в 1960-х годах из-за того, что он вызывал появление врожденных дефектов у новорожденных детей. Исследования показали, что вещество, являвшееся основой этого препарата, существует в двух видах. И если “правая” форма молекул являлась эффективным лекарством против недомогания, то “левая” форма этих же молекул была крайне вредна для плодов, вынашиваемых в утробах их матерей.
Ученые из университета Бата используют специальный лазер, вырабатывающий белый свет, луч которого пропускается сквозь несколько оптических компонентов, которые придают ему закрученную форму. Этот луч направляется на поверхность, на которой созданы наноструктуры из золота, имеющие форму латинской буквы U. Золото является материалом, достаточно эффективно взаимодействующим со светом, и это взаимодействие закручивает луч света еще сильнее. При этом, сила дополнительного закручивания света зависит от длины волны и в результате этого свет расщепляется на составляющие.
Тщательно измеряя углы отклонения лучей света, ученые смогли обнаружить малейшие различия распределения изменений яркости во всей спектральной области. Анализ образа света дает точное представление о форме и структуре исследуемых молекул, помещаемых на пути следования луча света. При этом, для проведения достаточно точного анализа требуется совсем малое количество исследуемого вещества.
“В настоящее время существует несколько методов проведения подобного анализа, но все они требуют высокой концентрации исследуемых молекул. Это делается для увеличения амплитуды полезного сигнала, который является результатом взаимодействия света и целевых молекул” – рассказывает Кристиан Капп (Christian Kuppe), один из исследователей, – “Применение золотых наноструктур позволяет использовать меньшее количество молекул, ведь эти наноструктуры сами по себе являются эффективными усилителями”.
В ближайшем времени исследователи планирую провести испытания нового метода с использованием хиральных молекул всех известных на сегодняшний день типов. После такой проверки новый метод может лечь в основу измерительного оборудования, предназначенного для использования в медицине, в фармации и в пищевой промышленности.
