Физики сделали поляритонный лазер из белка медузы — Naked Science
4 минуты
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, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

1 час назад
8 минут
Мария Азарова

Как показали авторы нового исследования, белок GATA6 участвует в регуляции волосяных фолликулов и может стать мишенью при лечении акне.

2 часа назад
7 минут
Мария Азарова

Исследование обнаружило способность жировых (или липидных) капель как убивать патогены, так и создавать метаболическую среду, помогающую защищать клетку-хозяина. По словам ученых, их открытие может послужить основой для будущих антимикробных стратегий.

Позавчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

Вчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: