На новосибирском лазере на свободных электронах получена генерация перестраиваемого по длине когерентного инфракрасного излучения. Это открывает новые перспективы для фундаментальных и прикладных исследований в области инфракрасной фотохимии.

Первая очередь была запущена в 2003 году, она работает в терагерцовой области от 270 до 90 микрон, вторая — в 2009 году 80 — 37 микрон, генерация на третьей впервые получена 6 июля в 14.50 на длине волны 9,6 микрон с возможной перестройкой в диапазоне 5 – 30 микрон — это уже инфракрасное излучение!

Мы, с одной стороны, решили физическую задачу — создали четырехоборотный ускоритель-рекуператор (что очень важно не только для лазера на свободных электронах, но и для решения других задач), а с другой — получили генерацию в диапазоне, интересном для инфракрасной фотохимии — одного из направления исследований Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского СО РАН, — рассказывает советник  РАН,  директор Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения академик Геннадий Николаевич Кулипанов.

Вся современная инфракрасная фотохимия имеет в своей области только один мощный источник — СО2-лазер, использовать который можно не на все соединения, а лишь на те, чьи резонансные частоты подстроены под его длину волны.

Эту проблему очень хорошо иллюстрирует один старый анекдот, — комментирует Геннадий Николаевич. — В полночь, под фонарём ползает человек и ищет часы. Его спрашивает, ты здесь их потерял? Он отвечает — нет. — А почему тогда ищешь здесь?  — Потому что здесь светло. Так и современная инфракрасная фотохимия пока развивается только «под фонарем СО2-лазера».

Инфракрасное излучение позволяет, возбуждая излучением определённую структурную группу в молекуле, ослабить тем самым существующие химические связи между атомами. Таким способом можно попытаться направить реакцию по пути, отличным от того, который был бы в обычных условиях. Либо, взяв смесь веществ с близкими химическими, но различными инфракрасными свойствами, и воздействуя инфракрасным излучением на молекулы одного компонента, можно заставить его вступить в реакцию  с добавленным реагентом, в то время как другая составляющая соединения останется без изменения. Таким образом, в некоторых случаях с помощью лазера можно действительно управлять химическими процессами.

Химические исследования на третьей очереди ЛСЭ ещё не начались. Учёные пока только продемонстрировали работу лазера, измерили его мощность и длину волны, и сейчас готовятся к выводу излучения в экспериментальный зал. Предполагается, что реальные эксперименты (а возможно, и решение некоторых практических задач) должны начаться в следующем году.

Диана Хомякова, Наука в Сибири 

Фото: Диана Хомякова, Юлия Позднякова