Физики сделали поляритонный лазер из белка медузы — Naked Science
22.08.2016
Редакция

Физики сделали поляритонный лазер из белка медузы

Международная группа ученых из Швейцарии и Германии разработала поляритонный лазер на основе зеленого флуоресцентного белка (GFP), работающий при комнатной температуре. Результаты исследования опубликованы в Science Advances.

gettyimages-516561693
©Wikipedia

Действие поляритонного лазера основано на рассеянии пар поляритонов — составных квазичастиц, возникающих при взаимодействии фотонов с экситонами. В отличие от твердотельных лазеров поляритонный требует меньших энергозатрат, поскольку не предполагает усиления света за счет вынужденного излучения. Первоначально такие лазеры работали при криогенных температурах — -73 градусах по Цельсию, это было необходимо для стабилизации экситонных состояний. При этом охлаждение делало технологию дорогостоящей и более трудоемкой в реализации.

 

В 2007 году исследователи из Великобритании и Швейцарии разработали прототип поляритонного лазера, который может работать при 26 градусах по Цельсию. В такой установке полупроводник образовывал микрорезонаторную структуру, в которой слой нитрида галлия (GaN) толщиной в несколько сотен нанометров был размещен между двумя слоями отражающего материала. В качестве рабочей среды для формирования поляритонов GaN был выбран благодаря его высокой энергии связи экситонов. В новой работе ученые использовали вместо GaN белок, ранее выделенный из медузы Aequorea victoria.

 

Для повышения интенсивности флуоресценции GFPs были предварительно модифицированы. Затем белки собирались в нанометровые цилиндры, каждый из которых состоял из 11 атомных слоев. Флуоресцирующая часть молекулы при этом располагалась в центре цилиндра, что препятствовало разрушению экситонных состояний в результате столкновения друг с другом. После этого авторы сконструировали лазерный резонатор, поместив пленку с цилиндрами толщиной в 500 нанометров между двумя отражающими материалами.

 

По мнению ученых, такой подход позволяет создать поляритонный лазер, более совместимый с медицинскими задачами. В настоящее время GFP широко применяется как светящаяся метка в клеточной и молекулярной биологии — это соответствует ключевому назначению поляритонных лазеров. В частности, они могут использоваться для эффективных разметки раковых клеток и мониторинга клеточных изменений. Вместо нескольких цветов поляритонные лазеры помогут создать около 5 тысяч различных меток в зависимости от длин световых волн.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 17:42
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

Вчера, 18:00
Сколтех

Исследователи Сколтеха и их коллеги изучили самый продолжительный на сегодня случай заболевания Covid-19 у пациентки с ослабленным иммунитетом, которая болела 318 дней. Исследование позволило выявить мутации, которые помогают коронавирусу SARS-CoV-2 избегать клеточного иммунитета.

9 часов назад
Илья Ведмеденко

Российские специалисты разрабатывают четырехдвигательную версию пассажирского Ил-114. Это позволит повысить дальность и грузоподъемность крылатой машины.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: