«Молекулы фиксировались в прозрачных замороженных матрицах – кристалл или замороженная жидкость. Когда материал охлаждается до сверхнизких «криогенных температур», его спектры становятся очень узкими, яркими. Тогда появляется возможность лазером возбуждать, заставлять светиться не все молекулы, а их отдельные «ансамбли», – рассказал Наумов корреспонденту ТАСС.
Первые опыты по люминесценции органических молекул в послевоенные годы проводил сам президент Академии наук СССР Сергей Вавилов, а также группа Эдуарда Шпольского в Московском государственном педагогическом институте. Впоследствии, в 1972 году, ученик Шпольского Роман Персонов добился в Институте спектроскопии АН СССР успеха по селективному возбуждению свечения органических молекул.
В 1974 году лаборатория Персонова и коллеги из Института физики в Тарту провели удачные опыты по «выжиганию спектральных провалов», когда с помощью лазера часть молекул «переводилась в безызлучательное состояние», не светилась. Работы Персонова и его коллег были удостоены Государственной премии СССР 1986 года.
«Этот фундамент был признан во всем мире, и стали лавинообразно возникать лаборатории по селективной спектроскопии, – отметил Наумов. – Исследователи стали переходить ко все меньшим концентрациям, пока в 1989 году в США не перешли к одиночным молекулам».
Нобелевская премия 2014 года в области химии присуждена в среду Уильяму Мернеру и Эрику Бетцигу из США и Штефану Хеллю из Германии. Как объявил Нобелевский комитет при Королевской академии наук, они удостоены высокой награды за «развитие флуоресцентной микроскопии со сверхразрешением».
Правда, по словам Наумова, почему-то не удостоился этой высокой награды его французский коллега Мишель Оритт из университета Бордо, опубликовавший свои результаты всего несколькими месяцами позже. В пионерских работах Мернера и Оритта использовались сложные, состоящие из нескольких бензольных колец органические молекулы.
Как полагает Наумов, Нобелевский комитет решил, наряду с заслугами Мернера, отметить этой же премией достижения его последователей, которые перешли от сверхнизких температур к обычным комнатным. Это и есть Эрик Бетциг и Штефан Хелль. На основе их разработок были созданы первые коммерческие оптические «наноскопы» – микроскопы сверхвысокого разрешения.
Как напомнил ученый, в последнее десятилетие в этой научной сфере произошла революция. Кроме лазерного возбуждения, появились сверхчувствительные детекторы и мощные компьютеры, которые позволяют очень быстро распознавать и восстанавливать изображение.
«Теперь нам не нужны сложные в эксплуатации и дорогостоящие электронные микроскопы, – считает Наумов. – Мы можем в дальнем поле посмотреть, как вирус проникает в клетку и ее ядро, как молекулы друг с другом взаимодействуют. Приложений безумное количество – в биофизике, медицине, материаловедении, химии».