Двухквантовые взаимодействия лазерного излучения видимого диапазона с биологическими молекулами

• Автор: Мешалкин, Юрий Петрович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 320 с. : ил.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ АО - акусто-оптический
АОЗ - акусто-оптический затвор
АЦП - аналого-цифровой преобразователь ВВСС - высокие возбужденные синглетные состояния ГМ - гепперт-майер
ДАМ - двухквантовая афинная модификация
ДФВЛ - двухфотонно-возбуждаемая люминесценция
ДФВ - двухфотонное возбуждение
ДФП - двухфотонное поглощение
ИВК - измерительно-вычислительный комплекс
КЛ - коротковолновая люминесценция
НАДН - никотинамидадениндинуклеотид
ОАЭ - оптико-акустические эффекты
ОФП - однофотонное поглощение
РНК - рибонуклеиновая кислота
СВХ - схема выборки и предварительного хранения
ТРИ - триптофан
ТИР - тирозин
УФИ - устройства формирования импульсов
ФЕН - фенилаланин
ФЗУ - фотоэлектронный умножитель
ШД - шаговый двигатель
ЗПР - электронный парамагнитный резонанс
00001 - 3, 3-диэтилоксадикарбоцианиниодид
М5В - п-бис-О-метилстерилбензол
МАОН - никотинадениндинуклеотид

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ДВУХКВАНТОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМАХ 1.1. Двухфотонные процессы
1.1.1. Двухфотонное поглощение в молекулярных системах
1.1.2. Сечение двухфотонного поглощения
1.1.3. Двухфотонно-возбуждаемая люминесценция
1.2. Двухступенчатые процессы
1.2.1. Двухступенчатое поглощение в системе синглетных уровней
1.2.2. Двухступенчатое поглощение в системе триплетных уровней
1.3. Двухквантовые процессы в фотобиологии
1.3.1. Многофотонные взаимодействия лазерного излучения с клетками и клеточными структурами при микрооблучении
1.3.2. Двухквантовые фотоповреждения ДНК
1.3.3. Двухквантовая фотоионизация белковых молекул
1.3.4. Двухфотонное поглощение высокоинтенсивного УФ излучения
1.3.5. Двухфотонное поглощение лазерного излучения видимого диапазона биологическими молекулами
1.3.6. Двухфотонное поглощение ИК излучения
1.4. Выводы главы

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ДВУХФОТОННОЙ ЛАЗЕРНОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ
2.1. Методы двухфотонной спектроскопии молекул
2.1.1. Метод двух источников
2.1.2. Спектроскопия двухфотонно-возбуждаемой люминесценции
2.1.3. Спектроскопия двухфотонного возбуждения
2.2. Автоматизированный лазерный двухфотонный спектрометр
для исследования биологических молекул
2.2.1. Требования к спектрометру: измеряемые параметры
2.2.2. Автоматизированный спектрометр двухфотонного возбуждения: оптическая схема
2.2.3. Автоматизированный спектрометр двухфотонно-возбуждаемой люминесценции: оптическая схема
2.2.4. Измерительно-вычислительный комплекс
2.2.5. Программное обеспечение измерений
2.3. Метод двухквантового эталона для измерения сечений
двухфотонного поглощения
2.3.1. Прямые методы измерения сечений ДФП органических молекул
2.3.2. Косвенные методы измерения сечений ДФП органических молекул и твердых тел
2.3.3. Сечения ДФП молекулярных кристаллов и органических молекул
2.3.4. Метод двухквантового эталона
2.4. Интерпретация результатов измерений сечений ДФП
2.4.1. Квантовомеханический подход

Высокие возбужденные синглетные состояния привлекают, в последнее время интерес многих исследователей. Так, например, долгое время считалось, что независимо от того, на какой уровень первоначально возбуждалась молекула "излучающим электронным уровнем данной мультиплетности является самый нижний возвозбуж-денный уровень этой мультиплетности" (правило Каша ). Это означает, что при возбуждении в высокие синглетные состояния 8П (п » 2) за счет процессов безызлучательной внутренней конверсии, излучающим состоянием окажется состояние 5 т. е. нижний колебательный подуровень первого возбужденного синглетного состояния. Однако в последнее время обнаружены многочисленные отклонения от правила Каша в молекулах органических красителей при лазерном возбуждении ВВСС. Хотя и ранее существовали подобные отклонения. Классическим примером можно считать краситель азулен, у которого
квантовый выход люминесценции на переходе 82
существенно превышает квантовый выход люминесценции на переходе 8!
Люминесценция.из ВВСС получила названия коротковолновой люминесценции, в отличие, от длинноволновой (классической) люминесценции.
На примере простой трехуровневой системы можно показать, что при относительно небольших интенсивностях возбуждающего излучения населенность высшего возбужденного синглетного состояния является функцией квадрата интенсивности возбуждающего излучения [21]:
Пр = Ид бр б2
где бр и б2 - сечения однофотонных переходов 80 » 81 и