22.08.2016
Редакция Naked Science

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, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

Позавчера, 15:24
Мария Осетрова

Две международные исследовательские группы опубликовали в журнале Science новые методы детекции инфракрасного света: для этого обе группы предлагают сначала сместить спектр излучения в видимую область. Это позволит разработать недорогие способы обнаружения загрязнений, отслеживания раковых заболеваний, проверки газовых смесей и дистанционного зондирования внешней Вселенной.

Сегодня, 05:35
Мария Азарова

Новый вариант возбудителя Covid-19, вероятно, приобрел по крайней мере одну из своих мутаций, взяв фрагмент генетического материала от другого вируса — возможно, вызывающего простуду.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Вчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: