Бактериородопсин излучает терагерцовые волны

Оказывается, под действием света некоторые биологические молекулы могут излучать терагерцовые волны. В статье, появившейся на днях в журнале PNAS рассказывается об экспериментальном детектировании терагерцового излучения от белка бактериородопсина.

Бактериородопсин -- это светочувствительный белок, служащий протонным насосом (т.е. в нем энергия света используется для перемещения протонов через мембрану). Под действием света в этой молекуле запускаются циклические превращения, которые сопровождаются перестройкой молекулы и переносом протона.

Сама последовательность структурных превращений в этом фотоцикле в целом уже изучена, но вот как именно перемещается заряд по молекуле до сих пор экспериментально не проверялось. Просто потому, что это очень быстрый процесс, происходящий на масштабе пикосекунд.

Как и всякий перенос заряда, этот процесс сопровождается излучением электромагнитных волн; в данном случае -- в терагерцовом диапазоне. Терагерцовые волны вообще тяжело детектировать, а при такой маленькой мощности и подавно. Однако авторы недавней работы придумали какую-то схему, позволившую им зарегистрировать и изучить это излучение с фемтосекундных разрешением. Более того, они даже сделали кое-какие выводы о деталях процесса переноса заряда.

Кстати, бактериородопсин уже давно известен своими неординарными оптическими свойствами. Например, будучи освещенным специальным управляющим лазером, он может чрезвычайно сильно замедлять проходящий через него сигнальный световой импульс, см. новость Бактериородопсин замедляет свет в триллионы раз, декабрь 2005 года. Пару недель назад, кстати, появилась статья с продолжением этих исследований: Coherent population oscillations and superluminal light in a protein complex ( Optics Express, 16, 3844 (23 April 2008)). В этой статье сообщается уже о наблюдении отрицательной групповой скорости на длине волны 647.1 нм.

Кроме того, в 2006 году было заявление о том, что на основе этого белка можно создать новый тип оптической памяти (Protein-coated disc) с беспрецедентной плотностью записи (пугали такими числами как 50 Терабайт на одном диске). Правда, никаких новостей с тех пор не поступало. И еще несколько возможных применений описано вот тут, правда без ссылок на первоисточники.

Ссылки:
G.I.Groma et al., Terahertz radiation from bacteriorhodopsin reveals correlated primary electron and proton transfer processes, PNAS, doi:10.1073/pnas.0706336105 (Published online on May 2, 2008).
J.Lanyi, Bacteriorhodopsin, 29 страничный pdf.