近期，醫學物理中心醫用激光技術研究室自主研制出電光調Q納秒脈沖鈥激光器。該激光器可以使“脈沖升溫-納秒時間分辨瞬態中紅外光譜儀”（中科院大型儀器研制項目）的紅外吸收差譜測量精度達到了萬分之一OD，時間分辨率提高至20ns，達到國際領先水平。近日，該研究成果發表于工程技術類國際權威期刊《科學儀器評論》（Rev.Sci.Instrum.,86,053105(2015)）。
脈沖升溫-納秒時間分辨瞬態中紅外光譜儀是蛋白質折疊動力學過程研究的有力工具，它利用激光誘導脈沖升溫技術使蛋白質快速升溫，觸發蛋白質快速發生折疊/開折疊的動態結構變化，從而開展對其動力學特性和折疊機制的研究。蛋白質折疊機制的闡明將破譯生命體內的“第二遺傳密碼”——折疊密碼(foldingcode)，該工作是極富有挑戰性的。在蛋白質加熱方面，由于一些蛋白質折疊的過程只有皮秒至微秒量級，十分短暫，如何實現蛋白質的瞬態加熱對蛋白質折疊動力學的研究至關重要，必須采用適合的激光波長以及高穩定性的短脈沖激光源才能達到最佳的效果。然而，Nd:YAG激光器、拉曼激光器以及非線性光學變頻等技術手段，由于種種缺陷而難以滿足該研究的需求。
醫用激光技術研究室吳先友研究員的研究團隊，成功突破了2-3微米波段長期缺乏高損傷閾值電光Q開關的難題，在國際上首次采用了自主設計的新型電光Q開關實現了500mJ高脈沖能量的納秒鈥激光輸出，相關研究成果已經發表于國際權威光學期刊《光學快報》（OpticsLetters.2012,37(11):1986）。并將該電光調Q技術應用于鉺激光，實現了高脈沖能量的納秒鉺激光輸出（OpticsLetters.2013,38(12):2150、OpticsExpress.2014,22(13):15686）。電光調Q納秒脈沖2-3微米激光能夠為生物、醫療、環境和國防安全等領域的相關研究提供優質的激光源。
自主研制的電光調Q納秒脈沖鈥激光器以其高的光束質量、好的空間模式和穩定的輸出能量，實現了對蛋白質的快速加熱和折疊，獲得了很好的效果。納秒鈥激光加熱蛋白質是非接觸加熱，不會引入雜質，而且加熱快，效果好，能夠提高“脈沖升溫-納秒時間分辨瞬態中紅外光譜儀”的時間分辨率，獲得更加精確的動力學信息，為研究蛋白質納秒到微秒時間刻度的動力學過程提供了有力的手段。
電光調Q納秒脈沖鈥激光技術的突破，極大地拓展了鈥激光的應用領域和范圍，不僅為生物學中激光生物相互作用研究提供了新的手段，而且還將為中紅外激光光譜、光參量振蕩、激光醫療、激光加工、激光雷達等提供新的裝備。
該研究得到國家自然科學基金項目、中科院知識創新工程項目的支持。
利用納秒鈥激光進行蛋白質加熱的脈沖升溫-時間分辨中紅外光譜儀
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
