И. А. Рахматуллаев1, Н. В. Чернега

НАНО ВА СУБМИКРОНЛИ БИОЛОГИК СТРУКТУРАЛАРДА ПАСТ ЧАСТОТАЛИ КОМБИНАЦИОН СОЧИЛИШ СПЕКТРЛАРИ


И.А.Рахматуллаев¹, Н.В. Чернега², А.К. Курбонов³, Ҳ.З. Ботиров<sup>3


1</sup>Ўзбекистон Республикаси Инновацион ривожланиш вазирлиги ҳузуридаги Илғор технологиялар маркази, Тошкент, Ўзбекистон
²Россия Фанлар академиясининг П.Н. Лебедев номидаги Физика институти, Москва, Россия
³Қарши давлат университети, Қарши, Ўзбекистон
e-mail: [e-mail]

Ҳозирги вақтдаги замонавий тадқиқотларда нано ва субмикронли объектларни ўрганишда фазовий чегараланган системаларнинг тебранма динамикасини чуқур таҳлил қилиш алоҳида ўринни эгаллайди: мазкур системаларда заррачаларнинг ўлчамлари, уларнинг мавжуд агрегат ҳолатлари, шакллари, эластик хусусиятлари, уларнинг атроф муҳит билан таъсирлашувлари орқали бундай системалар тўғрисида аниқ маълумотларни олиш мумкин. Тебранма ҳаракат динамикасини билиш орқали нано ва субмикронли заррачалар системаларини нанофотоника, электроника ва қатор биотиббиётдаги долзарб масалаларни амалиётда ечишда кенг қўлланишга замин яратади.

Нано ва субмикронли заррачаларнинг эластик хусусиятларини тажриба йўли билан аниқлашда одатда паст частотали ёруғликнинг комбинацион сочилиш (паст частотали комбинацион сочилиш - ПКС) спектроскопияси қўлланилади [1,2]. ПКС – ёруғликнинг ноэластик сочилиши бўлиб, электромагнит нурларнинг заррачаларнинг хусусий акустик тебранишлари билан ўзаро таъсири орқали юзага келади ва ўз навбатида системанинг морфологияси билан аниқланади. ПКС спектри ўзида системанинг эластик характеристикалари тўғрисида (заррачалар ҳамда уларни ўраб турган муҳит тўғрисида) ахборотларни элтади. Бу параметрлар сочилган нурнинг спектрал силжиши орқали аниқланади [1]. Сочилган нурнинг спектрал чизиғининг шакли орқали заррачаларнинг ўлчамлари бўйича тақсимланиши тўғрисида маълумотни олиш мумкин [1].
Мазкур ишда қатор биологик объектлар (ўсимликлар вируслари)нинг ПКС спектрлари ўрганилди ва ушбу турдаги объектларни идентификация қилиш имкониятлари кўрсатилди.
ПКС спектрларини уйғотиш учун импульсли рубин лазери қўлланилди (λ =694,3 нм, τ =20 нс, E_мак=0,3 Дж, Δν=0,015 см^-1). Спектрлар бир вақтнинг ўзида тўғри ва қарама-қарши йўналишларда турли дисперсияли (0,3 см^-1 дан 8,3 см^-1 гача) Фабри-Перо интерферометрлари орқали қайд қилинди. Тадқиқотлар ҳона ҳароратида ўтказилди.
1-расмда гулхан мозаикаси вируси (вирус мозаики костра - BMV) ПКС спектри келтирилган (фосфат буферида).

1-расм. BMV вирусининг ПКС спектри (лазер интенсивлиги 0,2 ГВт/см²).

BMV (27-30 нм, 86 S) ўсимлик вируси ҳисобланади ва Bromovirus туркумига кириб, мусбат занжирли икосаэдрик РНК дан иборат. BMV вириони икосаэдр шаклидаги Т=3 жойлашган 180 бир хилдаги капсид оқсилларидан иборат. Вирион структураси 0,34 нм аниқликда рентген кристаллография усулида аниқланган. Капсид суббирликлари уч хил ҳар хил шаклларда мавжуд бўлиб, 12 та пентамер ва 20 та гексамер капсомерларни ташкил этади. Капсид 5-6 нм қалинликка эга бўлиб, тахминан 3,6×106 Да оғирликка эгадир. Вирус заррачалари қарийб 22% нуклеин кислотаси ва 78% оқсилдан ташкил топган.

1-расмда келтирилган 0,45 см^-1 (13,5 ГГц), 0,55 см^-1 (16,5 ГГц), 0,74 см^-1 (22,2 ГГц), 1,08 см^-1 (32,4 ГГц) ва 1,94 см^-1 (58,5 ГГц) спектрал силжиш максимумлари ёруғликнинг олдинга ва орқага сочилиш геометрия схемалари орқали қайд этилган. Бирламчи нурнинг сочилиш нурига айланиш энергиясининг максимал самараси мос равишда 30%, 45%, 35%, 35% ва 15% ташкил қилди.
Тажрибалар кўрсатдики, турли биологик структураларда ёруғлик нурининг ноэластик сочилишининг паст частотали спектрини таҳлили мазкур структураларнинг механик хусусиятлари тўғрисида муҳим ахборотни олишга имкон беради ва натижада мазкур усулни бу структураларни бевосита идентификация қилишда фаол қўллашда фойдаланиш мумкин. Шундай қилиб, мазкур оргинал усулни қўллаш орқали тажрибада нано ва субмикронли заррачаларнинг хусусий частоталарини аниқлаш билан намунанинг ўлчаминини ёки товушнинг тарқалиш тезлигини ўлчаш мумкин.
Адабиётлар:

1. 
   Шевченко М.А. Вынужденное низкочастотное комбинационное рассеяние света в системах наноразмерных и субмикронных частиц. Дисс. к-та физ.-мат. наук, Москва: ФИАН, 2021. – 102 с.
   
2. 
   Shevchenko, M. A., Chaikov, L. L., & Tcherniega, N. V. Coherent Stokes and anti-Stokes high-order components generation by biharmonic pumping via stimulated low-frequency Raman scattering // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, Vol. 245, pp.118902 (2021). https://doi.org/10.1016/j.saa.2020.11890.