- PII
- S30345766S0370274X25080114-1
- DOI
- 10.7868/S3034576625080114
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 122 / Issue number 3-4
- Pages
- 184-190
- Abstract
- Образцы плактона бактерий Р. aeruginosa на ИК-прозрачной кремниевой подложке впервые исследованы методом спектроскопии динамического пропускания в отношении фемтосекундных лазерных импульсов с длиной волны 6 мкм и варьируемой пиковой интенсивностью в диапазоне 3–5·10 ГВт/см – с превышением порога ≈ 3 · 10 ГВт/см для неразрушающей инактивации данных бактерий. С ростом интенсивности лазерного излучения поочередно наблюдаются выгорание полосы резонансного гармонического поглощения C=O-связи амидной группы белков и нуклеиновых кислот бактерий (волновое число – 1650 см), "синий" сдвиг полосы на ≈ 200 см, и последующий "красный" ангармонический сдвиг этой полосы на величину до 350-400 см. Квантово-механический анализ колебаний близких по структуре молекул в рамках колебательной теории возмущений 2-го порядка показал, что положение полосы C=O-связи при "синем" сдвиге отвечает колебаниям в отсутствие водородных связей, а ее значительный "красный" сдвиг вызван ангармонизмом, который для первого колебательного кванта достигает 30 см. На основании этих данных предложен молекулярный механизм сверхбыстрого разрушения вторичной структуры белков и нуклеиновых кислот бактерий Р. aeruginosa под действием фемтосекундных лазерных импульсов с длиной волны 6 мкм через мгновенный разрыв водородной связи на C=O моде при поглощении первого ИК-фотопа и перманентную фиксацию разрыва через высокоуровневое колебательное возбуждение при пороговой интенсивности излучения.
- Keywords
- Date of publication
- 03.07.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 37
References
- 1. T. Toyama, J. Fujioka, K. Watanabe, A. Yoshida, T. Sakuma, K. Inaba, T. Imai, T. Nakajima, K. Tsukiyama, N. Hamada, and F. Yoshino, Sci. Rep. 12(1), 18111 (2022).
- 2. V. Kompanets, S. Shelygina, E. Tolordava, S. Kudryashov, I. Saraeva, A. Rupasov, O. Baitsaeva, R. Khmelnitskii, A. Ionin, Yu. Yushina, S. Chekalin, and M. Kovalev, Biomed. Opt. Express 12(10), 6317 (2021).
- 3. С.Н. Шелыгина, И.Н. Сараева, Э.Р. Толордава, А.А. Настулявичус, and С.И. Кудряшов, Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской Академии Наук 50(10), 29 (2023).
- 4. A. A.Oduola, R. Bowie, S. A. Wilson, Z. MohammadiShad, and G. G. Atungulu, Journal of Food Safety 40(2), e12764 (2020).
- 5. J. P. Maity, S. Kar, C. M. Lin, C. Y. Chen, Y. F. Chang, J. S. Jean, and T. R. Kulp, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 116, 478 (2013).
- 6. R. R. Breaker and G. F. Joyce, Chemistry & Biology 21(9), 1059 (2014).
- 7. N. F. Goodacre, D. L. Gerloff, and P. Uetz, MBio 5(1), 10 (2014).
- 8. C. Kolano, J. Helbing, M. Kozinski, W. Sander, and P. Hamm, Nature 444(7118), 469 (2006).
- 9. R. Laenen, C. Rauscher, and A. Laubereau, The Journal of Physical Chemistry A 101(18), 3201 (1997).
- 10. В.О.Компанец, С.И. Кудряшов, Э. Р. Толордава, С.Н. Шелыгина, В.В. Соколова, И.Н. Сараева, М.С. Ковалев, А.А. Ионин, С. В. Чекалин, Письма в ЖЭТФ 113(6), 365 (2021).
- 11. S. Shelygina, V. Kompanets, E. Tolordava, S. Gonchukov, S. Chekalin, and S. Kudryashov, Laser Phys. Lett. 19(1), 015602 (2021).
- 12. K. Tian, M. Xiang, X. Wen et al. (Collaboration), Laser & Photonics Rev. 18(2), 2300421 (2024).
- 13. J. Guo, P. Chen, M. Xiang, K. Tian, Z. Wan, L. He, W. Li, X. Peng, Yu. Peng, X. Wen, L. Liu, Q. J. Wang, Y. Leng, and H. Liang, Communications Medicine 5(1), 1 (2025).
- 14. V. Barone, J. Bloino, and M. Biczysko, Vibrationally-resolved electronic spectra in GAUSSIAN 09. Revision a 2(1) (2009).
- 15. P. J.Singh, A. K. Das, K. K. Gorai, A. Shastri, D. V. Udupa, and B. N. Rajasekhar, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 280, 108092 (2022).
- 16. A. Barth, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Bioenergetics 1767(9), 1073 (2007).
- 17. В.С. Летохов, В.П. Чеботаев, Успехи физических наук 113(7), 385 (1974).
- 18. Л. Беллами, Новые данные по ИК-спектрам сложных молекул, Мир, М. (1971).
- 19. M. L. Cowan, B. D. Bruner, N. Huse, J. R. Dwyer, B. Chugh, E. T. J. Nibbering, T. Elsaesser, R. J. D. Miller, Nature 434(7030), 199 (2005).
- 20. И. П. Макарова, Физика твердого тела 57(3), 432 (2015).
- 21. А. А. Мельникова, Р. А. Камышинский, А. В. Комова, А. П. Руденко, З. В. Намсараев, Известия Российской академии наук. Серия физическая 85(8), 1070 (2021).
- 22. Н. П. Ковалец, И. В. Разумовская, С. А. Бедин, А. В. Наумов, Письма в ЖЭТФ 118(4), 245 (2023).
- 23. И. Ю. Еремчев, Д. В. Прокопова, Н. Н. Лосевский, И. Т. Мынжасаров, С. П. Котова, А. В. Наумов, Успехи физических наук 192(6), 663 (2022).
- 24. М. Ю. Еремчев, А. В. Наумов, Письма в ЖЭТФ 121(3), 240 (2025).
