Направляя свет в правильном направлении: создано устройство, контролирующее химические реакции

Молекулы, участвующие в химических реакциях, работают гораздо лучше, если их возбуждать сжатым в резонаторе светом

В МИФИ создано устройство, позволяющее многократно увеличить эффективность химических реакций. Это так называемый поляритонный фотореактор. В перспективе его можно будет использовать для более эффективного получения биологически активных соединений — основы лекарственных препаратов.

Фотореактор. Фото: предоставлено MEPhI

Как сообщили «МК» в университете, реактор работает на эффекте сильной связи света с веществом. Для того чтобы свет оказывал заметное влияние на скорость и эффективность химических реакций, его необходимо «сжать». Ученые добились этого, создав оптический резонатор из двух параллельных зеркал, расстояние между которыми измеряется всего десятками нанометров.

Растворы реагентов поступают в пространство между зеркалами через микроканалы и возбуждаются лазерным лучом. Благодаря тому, что свет в резонаторе сильно сжат, его энергия «циркулирует» между зеркалами практически без потерь, и, соответственно, молекулы веществ долго остаются в возбужденном (более работоспособном) состоянии.

Концепция была проверена на красителях – родамине 6Ж и метиленовом синем. Если их облучать лазером без использования резонатора, то их переход из одного оттенка в другой происходил медленно, но в резонаторе изменение ускорялось многократно.  

Проект изначально был направлен на повышение эффективности синтеза противовирусных препаратов. Однако оказалось, что с помощью созданного фотореактора можно добиться и другого эффекта: селективно синтезировать биологически активные молекулы с заданной симметрией, характерной для наиболее активных соединений.

Молекулы одинакового химического состава синтезируются в виде молекулы и ее зеркального отражения. Они вращают свет в противоположных направлениях и сильно различаются по своей активности. Новый фотореактор позволяет целенаправленно создавать молекулы с симметрией, характерной только для их активных форм.

Пока в университете создан прототип будущего реактора, в котором реакции можно проводить исключительно с дозами веществ порядка микрограммов. Для использования тех же эффектов в промышленных масштабах потребуется создать настоящие &la;батарейки» из множества фотореакторов.