Details

Данная работа посвящена исследованию анизотропной колебательной релаксации молекул флавин аденин динуклеотида (FAD) в водно-спиртовых растворах методом поляризационно-модулированной спектроскопии «накачка-зондирование». Методика эксперимента основана на возбуждении импульсом накачки и последующем анализе электронной структуры молекул зондирующим импульсом. Таким образом, лазерное излучение с фемтосекундными импульсами и длиной волны 369 нм., переводит молекулу из основного состояния в первое электронное возбужденное состояние. А в качестве зондирования выступает импульсное лазерное излучение с длиной волны 738 нм., которое позволяет исследовать процессы анизотропной колебательной релаксации. В ходе экспериментов по исследованию анизотропной колебательной релаксации FAD методом накачка-зондирование были получены сигналы линейного дихроизма этого соединения в водно-спиртовых растворах. В результате проведенной работы и обработки данных были определены и рассчитаны: время вращательной диффузии τ_r, время колебательной релаксации τ_v, коэффициенты А_0  и А_1. Также были построены зависимости полученных параметров от концентрации этанола в растворе. Зависимость τ_r  сначала линейна, а затем отклоняется от данной зависимости. Полученный результат объясняется уравнением Стокса-Эйнштейна-Дебая. Зависимость τ_v имеет линейный характер и в воде практически в 6 раз меньше, чем в спирте. Коэффициенты  А_0  ,А_1 линейно возрастали в зависимости от концентрации этанола. Проведенное исследование продемонстрировало пикосекундную динамику FAD в водно-спиртовых растворах, что важно для понимания окислительно-восстановительных в клетках живых организмов. Полученные данные могут быть полезными при создании неинвазивных методов диагностики заболеваний, связанных с нарушением метаболических процессов.

The given work is devoted to the study of anisotropic vibrational relaxion of flavin adenine dinucleotide (FAD) molecules in water-alcohol solutions using the method of polarization-modulated pump-probe spectroscopy. The experimental technique is based on excitation by a pump pulse followed by analysis of the electronic structure of the molecules using a probe pulse. Thus, laser radiation with femtosecond pulses and a wavelength of 369 nm transfers the molecule from the ground state to the first electronically excited state. Pulsed laser radiation with a wavelength of 738 nm is used as the probe pulse, allowing the processes of anisotropic vibrational relaxation to be studied. During the experiments on the anisotropic vibrational relaxation of FAD using the pump-probe method, linear dichroism signals of this compound in water-alcohol solutions were obtained. As a result of the work carried out and the subsequent data processing, the following parameters were determined and calculated: the rotational diffusion time τ_r, the vibrational relaxation time τ_v, the coefficients〖 А〗_0 and  А_1. The dependences of the obtained parameters on the ethanol concentration in the solution were also plotted. The dependence of τ_r first is initially linear and then deviates from this trend.  The obtained result is explained by the Stokes-Einstein-Debye equation. The dependence τ_v has a linear character and is almost six times lower in water than in alcohol. The coefficients А_0  ,А_1 increased linearly depending on the ethanol concentration. The conducted study demonstrated the picosecond dynamics of FAD in water-alcohol solutions. Understanding of these dynamics provides insight into redox processes in the cells of living organisms. The obtained data may be useful in the development of non-invasive methods for diagnosing diseases associated with metabolic disorders.