В ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН состоялся шестой Сибирский семинар по спектроскопии комбинационного рассеяния света. Более 60 российских и зарубежных ученых из Красноярска, Новосибирска, Москвы, Санкт-Петербурга, Дубны, Троицка, Минска (Беларусь) и других городов поделились результатами фундаментальных исследований и практических приложений метода.
Комбинационное рассеяние света — хорошо известное физическое явление, связанное с взаимодействием света и молекул вещества, через которое этот свет проходит. В результате изменяется частота излучения, в спектре появляются линии, которых нет в изначальном (падающем) свете. Количество и расположение появляющихся линий определяются структурой вещества. Фиксируя спектр проходящего через вещество света с помощью специальных приборов, можно определять его химический состав и строение.
С момента открытия этого явления в 1920-х годах метод получил широкое распространение и используется как в фундаментальных, так и в прикладных исследованиях. Сейчас биологи, врачи или искусствоведы могут получать нужную информацию о предмете, просто проанализировав рассеянный от него свет. Например, специалисты в области искусства зачастую пользуются этим методом, чтобы определить состав объекта, допустим синей краски, в результате чего можно узнать в каком веке применялась такая технология нанесения цвета.
На семинаре, география которого давно вышла за пределы Сибири, ученые из разных институтов обсудили вопросы комбинационного рассеяния света в кристаллах, природных минералах и молекулах, в микро-, мезо- и наноструктурах, в упорядоченных и разупорядоченных средах, в биологических объектах, теорию комбинационного рассеяния света, техники и методики спектроскопии комбинационного рассеяния, а также практические приложения.
Современные возможности использования комбинационного рассеяния света необычайно разнообразны. Например, ведущий научный сотрудник Физического института им. П. Н. Лебедева РАН кандидат физико-математических наук Николай Мельник представил на семинаре работу «Синтез углеродных планарных структур с заданными свойствами». В своем исследовании авторы предложили новый метод, позволяющий в рамках единой технологии синтезировать углеродные структуры с заданными свойствами. Он основан на лавинном отжиге аморфных сверхрешеток, с помощью которого можно кристаллизовать как тонкие полупроводниковые слои, начиная с толщины 0.5—1 нм, так и многослойные структуры различного типа, это позволяет в рамках единой технологии синтезировать углеродные структуры с заданными свойствами. Экспериментально, на примере сверхрешеток углерода и кремния, показана возможность синтеза углеродных слоев с алмазоподобной, графитоподобной, графеновой или другой структурой.
На вопрос о практическом применении этого метода Николай Мельник ответил, что это дело будущего. «Когда Томпсон открыл электрон — как частицу — в 1897 году (Нобелевская премия по физике 1906 года), кто мог подумать о каком-либо приложении? Сам Томпсон считал, что открытие катодных лучей — это не больше, чем просто открытие в физике, которое вряд ли найдет применение. Герц, открывший электромагнитные волны, отрицал возможность использования радиоволн для связи на расстоянии. Как-то одна дама спросила у Фарадея: какой прок от вашего открытия? На что он ответил: а какой прок от новорожденного? Поэтому в нашей работе мы исследуем эффект и свойства, которые проявляются у углерода, и мы уверены, что применение найдется, даже если для этого потребуются десятилетия», — рассказал Николай Мельник.
Один из организаторов семинара в Красноярске старший научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат физико-математических наук Александр Крылов рассказал о работах в области низкочастотных колебаний в биологических и органических соединениях. Специалист показал, что спектральный диапазон с низкочастотными колебаниями, которые являются важной областью при исследовании органических и биологических соединений, зачастую игнорируется учеными. Если высокочастотные колебания происходят между атомами, то низкочастотные, как правило, характеризуют поведение молекулы как целого. Для идентификации объекта достаточно измерить высокочастотную, так называемую область «отпечатков пальцев» и определить состав за короткое время, тогда как низкочастотная область более отзывчива на внешние воздействия.
«Благодаря спектроскопии в низкочастотных колебаниях можно получить дополнительную информацию. Зачастую происходит так, что специалисты в других областях проводят исследования разными способами и все же не могут отличить несколько конфигураций друг от друга. С помощью комбинационного рассеивания света эти расположения становятся легко дифференцируемыми», — пояснил Александр Крылов.
Доклады, прозвучавшие на семинаре, опубликованы в коллективной монографии и на официальном сайте. Следующий, 7-ой Сибирский семинар по спектроскопии комбинационного рассеяния света состоится в 2019 году в Новосибирске.
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
