Методологический семинар факультета: Н.И.Коротеев
24 ноября 1998 года на методологическом семинаре физического факультета обсуждалась тема
"Нелинейная оптика изотропных сред с нарушенной зеркальной симметрией и проблема
"хиральной чистоты" биоорганического мира". С докладом выступил заведующий кафедрой общей физики и волновых процессов профессор Н.И.Коротеев.
Ниже приводится краткое авторское изложение этого доклада.
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.
Профессор Н.И.Коротеев
|
Виртуальный тур и фильмы о факультете
Вестник МГУ. Серия 3.
связаться с нами