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1、细菌视紫红质近场光存储特性的研究应用光学J.AppliedOptics文章编号:1OO2—2082(2004)O6—0005—04细菌视紫红质近场光存储特性的研究冯晓强.u,杨文正,白永林,侯洵,杨青,陈烽(1.中科院西安光学精密机械研究所瞬态光学技术国家重点实验室,陕西西安710068;2.中国科学院研究生院,北京100039;3.西北大学光子学与光子技术研究所,陕西西安710069)摘要:结合近场光学显微镜,利用菌紫质M态和基态之间的跃迁,对BR—D96N样品作了静态近场光存储特性的研究.结果表明,近场区域内细菌视紫外质在光
2、激发前后对红光的吸收有较大差别,而且激发后无光照时会缓慢弛豫到激发前的状态,具有光致变色特性和热弛豫特性,可望作为近场光存储材料和微光学信息处理器件材料.关键词:细菌视紫红质;近场光学显微镜;光致变色中图分类号:0434.19—34文献标识码:AStudyontheNear-FieldOpticalStorageProperty0fBacteri0rh0d0psinFE'NGXiao—qiang.,YANGWen—zheng,BAIYong—lin～,HOUXun,YANGQing,CHENFeng(1.StateKeyLabo
3、fTransientOpticsandTechnology,Xi'anInstituteofOptics&PrecisionMechanics,CAS,Xi'an710068,China;2.GraduateSchool,CAS,Beijing100039,China;3.InstituteofPhotonicsandPhoton—technology,NorthwestUniversity,Xi'an710069,China)Abstract:Withnear—fieldopticalmicroscope,thesta
4、ticphotochromicpropertyofBR—D96NfilmisinvestigatedbasedonitstransitionbetweenBstateandMstate.Theresultsshowthatinthenear—fieldareaofBRfilm,ithasstrongabsorbancetOredlightbeforeexcitedbygreenlight,butnotafterexcitedtOMstate,andBRcanrelaxtOBstatewhenthereisnoexcitingli
5、ght.Thisnear—fieldpropertyofBRissimilartOthatoffar-field,havingspecialcharacterofphotochromismandrelaxation,andBRisexpectedtObeusedashigh-densityopticalstoragemediaandmicro-devicesofopticalinformationprocessing.Keywords:bacteri0rh0d0psin;near—fieldopticalmicroscope;p
6、hotochromism引言.迄今为止,人类发现的生物光合系统只有2类:一类是存在于绿色植物中的叶绿素分子内的光合作用系统;另一类是在20世纪80年代发现的存在于嗜盐菌细胞膜中的唯一的一种蛋白质,称为细菌视紫红质或菌紫质(BR).菌紫质分子由248个氨基酸和1个生色团——视黄醛组成.当受光照时,BR分子中生色团迅速发生从全反到13顺的光异构化,先后形成一系列中间产物,这些中间产物都具有不同的吸收光谱性能,寿命及热稳定性,部分中间态能在其对应的吸收峰波长的光激励下可逆地通过光化学反应直接返回到BR基态.在此过程中,菌紫质将光能转化
7、为电化学梯度,供其细胞合成ATP及其它生理活动所需的能量.由于菌紫质可以脱离生物体稳定存在,并且某些中间态表现出较好的稳定性及独特的光学特性,因此自从菌紫质被发现以来,一直备受科学家的重视,而且大量的研究工作(对菌紫质光致变色特性,非线性以及基于这些特性的光学原型器件的研究)也随之展开,并获得了许多新的理论和成果L1].细菌视紫红质的光致变色收稿日期:2OO3一O7—14;修回日期:2004—04一I5作者简介:冯晓强(1974一),男,陕西宝鸡人,中国科学院西安光学精密机械研究所在读博士研究生,主要从事近场光学显微和近场高密度
8、光存储研究工作.?6?应用光学2004,25(6)冯晓强.等:细菌视紫红质近场光存储特性的研究在光照条件下,菌紫质会发生光化学反应,形成一系列中间产物后又返回到初始态——基态.在此过程中,菌紫质吸收光能,并将其转化为跨膜的电能.在这些中间态中,有些中间态在室温下
