Твитнуть
Со ссылкой на http://elementy.ru/news/165044
Светочувствительный белок бактериородопсин, вырабатываемый некоторыми бактериями, способен замедлять скорость распространяющегося света до 0,1 мм/сек. Технологические перспективы этого открытия самые многообещающие.
Одним из самых громких достижений оптики последних лет стало замедление света до «человеческих скоростей» и консервация светового импульса (подробности см. в заметке Свет: остановка по требованию?). Этот успех имеет огромное значение как для фундаментальной науки, так и для наукоемких технологий, например для оптоэлектроники. Эти эксперименты, однако, далеко не столь просты с технической точки зрения. Требуется немалая сноровка как для «приготовления» того вещества, которое будет замедлять световой импульс, так и для управления его замедляющими характеристиками.
В этой ситуации настоящей сенсацией стала опубликованная на днях работа двух физиков из Массачусетского университета в Бостоне P. Wu and D. V. G. L. N. Rao, Physical Review Letters, 95, 253601 (12 December 2005). Авторы работы сообщают, что групповая скорость распространения светового импульса через полимерную пленку с высокой концентрацией белка бактериородопсина составляла менее 0,1 мм/сек, что на 12 порядков меньше скорости света в вакууме!
Белок бактериородопсин вырабатывается бактериями Halobacterium salinarum и служит для них электростанцией, с помощью которой энергия зеленого света утилизируется для производства АТФ. Под действием света в белке запускается процесс циклических фотопревращений, скоростью и направлением которых можно легко управлять с помощью внешнего источника света. Подробное описание и тематическую библиографию можно найти на странице Bacteriorhodopsin.
Авторы работы приводят результаты опытов, в которых пленка толщиной всего десятую долю миллиметра, освещенная управляющим лазером, задерживала прохождение сигнального светового импульса без изменения его формы. В зависимости от параметров управляющего лазерного света длительность задержки широко варьировалась и достигала даже 1 секунды, при этом прозрачность пленки для этого импульса всегда оставалась близкой к 100%.
Трудно даже перечислить все преимущества нового подхода по сравнению со стандартными методиками. Вот некоторые их них:
В принципе, бактериородопсин уже применялся в технологии и ранее: его способность менять цвет под действием света используется для оптического хранения информации. Однако никто не ожидал, что этот белок приведет к столь кардинальному упрощению и удешевлению целого направления современных технологий. Слова «прорыв» и «революция» будут, пожалуй, слишком блеклыми для описания всех тех изменений, которые может повлечь за собой это открытие.
Впрочем, если оно, конечно, подтвердится.
Игорь Иванов
Светочувствительный белок бактериородопсин, вырабатываемый некоторыми бактериями, способен замедлять скорость распространяющегося света до 0,1 мм/сек. Технологические перспективы этого открытия самые многообещающие.
Одним из самых громких достижений оптики последних лет стало замедление света до «человеческих скоростей» и консервация светового импульса (подробности см. в заметке Свет: остановка по требованию?). Этот успех имеет огромное значение как для фундаментальной науки, так и для наукоемких технологий, например для оптоэлектроники. Эти эксперименты, однако, далеко не столь просты с технической точки зрения. Требуется немалая сноровка как для «приготовления» того вещества, которое будет замедлять световой импульс, так и для управления его замедляющими характеристиками.
В этой ситуации настоящей сенсацией стала опубликованная на днях работа двух физиков из Массачусетского университета в Бостоне P. Wu and D. V. G. L. N. Rao, Physical Review Letters, 95, 253601 (12 December 2005). Авторы работы сообщают, что групповая скорость распространения светового импульса через полимерную пленку с высокой концентрацией белка бактериородопсина составляла менее 0,1 мм/сек, что на 12 порядков меньше скорости света в вакууме!
Белок бактериородопсин вырабатывается бактериями Halobacterium salinarum и служит для них электростанцией, с помощью которой энергия зеленого света утилизируется для производства АТФ. Под действием света в белке запускается процесс циклических фотопревращений, скоростью и направлением которых можно легко управлять с помощью внешнего источника света. Подробное описание и тематическую библиографию можно найти на странице Bacteriorhodopsin.
Авторы работы приводят результаты опытов, в которых пленка толщиной всего десятую долю миллиметра, освещенная управляющим лазером, задерживала прохождение сигнального светового импульса без изменения его формы. В зависимости от параметров управляющего лазерного света длительность задержки широко варьировалась и достигала даже 1 секунды, при этом прозрачность пленки для этого импульса всегда оставалась близкой к 100%.
Трудно даже перечислить все преимущества нового подхода по сравнению со стандартными методиками. Вот некоторые их них:
- возможность изменения скорости распространения света в широчайших пределах с практически нулевым поглощением и отсутствием искажений сигнала;
- полностью оптическое управление скоростью распространения света;
- замедление работает одинаково для сигналов произвольной формы;
- работа идет при комнатной температуре без какого-либо специального температурного режима;
- производство вещества давно налажено и оно доступно в продаже;
- вещество отличается высокой свето-, температуро- и химической устойчивостью и безвредно для окружающей среды;
- мощность, которая требуется для этого эксперимента, составляет доли милливатта.
В принципе, бактериородопсин уже применялся в технологии и ранее: его способность менять цвет под действием света используется для оптического хранения информации. Однако никто не ожидал, что этот белок приведет к столь кардинальному упрощению и удешевлению целого направления современных технологий. Слова «прорыв» и «революция» будут, пожалуй, слишком блеклыми для описания всех тех изменений, которые может повлечь за собой это открытие.
Впрочем, если оно, конечно, подтвердится.
Игорь Иванов
Комментарий