Ученые из научного центра «Нано-Фотон» при НИЯУ МИФИ создали прототип поляритонного фотореактора, который увеличивает эффективность химических реакций примерно в 10 раз. Прибор способен изменять течение процессов и синтезировать вещества с высокой избирательностью, что открывает перспективы для фармацевтики и химической промышленности.
Принцип работы фотореактора основан на эффектах поляритонной химии — взаимодействия света и вещества. В основе устройства лежит интерферометр Фабри-Перо, состоящий из двух зеркал, между которыми свет сжимается до десятков нанометров. Лазерное излучение возбуждает молекулы вещества, помещенного в резонатор. Из-за высокой плотности энергии свет практически не рассеивается, что позволяет молекулам оставаться в возбужденном состоянии дольше обычного.
"Молекулы в возбужденном состоянии переходят на более высокий колебательный уровень, что значительно ускоряет реакции и увеличивает количество конечного продукта,"
- НИЯУ МИФИ, Инженерно-физический институт биомедицины
Фотореактор также позволяет добиться энантиоселективности — синтеза преимущественно одного из двух зеркально-симметричных энантиомеров. Это важно для фармацевтики, так как такие молекулы обладают большей химической эффективностью. Обычно разделение энантиомеров требует сложных технологий, но прибор из МИФИ позволяет избирательно синтезировать нужный вариант.
Однако на данном этапе прибор может работать только с микродозами веществ (порядка микрограммов). Для масштабного использования потребуется создание массивов из множества фотореакторов, что делает технологию перспективной для дальнейшего промышленного внедрения.
Разработка финансируется Российским научным фондом в рамках Президентской программы исследовательских проектов. После завершения гранта проект продолжится в Лаборатории оптических квантовых сенсоров в центре LIFT, расположенном на территории Сколково. Ученые уже зарегистрировали три патента на свою технологию, что подтверждает уникальность подхода.
Источник: пресс-служба МИФИ
