Микроскопический механизм денатурации белков и нуклеиновых кислот бактерий Р. aeruginosa при резонансном поглощении фемтосекундных лазерных импульсов с длиной волны 6 мкм

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 3–5·10² ГВт/см² – с превышением порога ≈ 3 · 10² ГВт/см² 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⁻¹), "синий" сдвиг полосы на ≈ 200 см⁻¹, и последующий "красный" ангармонический сдвиг этой полосы на величину до 350-400 см⁻¹. 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⁻¹. 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.