Сферы применения эм в биологии и медицине:

• Локализация белков

• Электронная томография

• Клеточная томография

• Крио-электронная микроскопия

• Токсикология

• Биологическое производство и мониторинг загрузки вирусов

• Анализ частиц

• Фармацевтический контроль качества

• 3D изображения тканей

• Вирусология

45. Квантово-механическое объяснение структуры атомных и молекулярных спектров.

Атом и молекула могут нах-ся в стационарных энергетических состояниях. В этих состояниях они не излучают и не поглощают энергии. При квантовых переходах атомы и молекулы скачкообразно переходят из одного стационарного состояния в другое, с одного энергетического уровня на другой. Изменение состояния атомов связано с энергетическими переходами электронов. В молекулах энергия может изменяться не только в результате электронных переходов, но и вследствие изменения колебания атомов и переходов между вращательными уровнями. При переходе с более высоких энергетических уровней на нижние атом или молекула отдает энергию, при обратных переходах – поглощает. Атом в основном состоянии способен только поглощать энергию. Различают 2 типа квантовых переходов:

1) Без излучения или поглощения электромагнитной энергии атомом или молекулой. Такой безызлучательный переход происходит при взаимодействии атомы или молекулы с другими частицами, например в процессе столкновения. Различают неупругое столкновение, при котором изменяется внутреннее состояние атома и осуществляется безызлучательный переход, и упругое – с изменением кинетической энергии атома или молекулы, но с сохранением внутреннего состояния.

2) с излучением или поглощением фотона. Энергия фотона равна разности энергией начального и конечного стационарных состояний атома или молекулы:

hv=Ei-Ek

Формула выражает закон сохранения энергии. В зависимости от причины, вызывающей квантовый переход с испусканием фотона, различают два вида излучения. Если эта причина внутренняя и возбужденная частица самопроизвольно переходит на нижний энергетический уровень, то такое излучение называют спонтанным. Оно случайно и хаотично по времени, частоте, по направлению распространения и поляризации. Другое излучение вынужденное, или индуцированное. Оно возникает при взаимодействии фотона с возбужденной частицей, если энергия фотона равна разности уровней энергий. В результате вынужденного квантового перехода от частицы будут распространяться в одном направлении два одинаковых фотона: первичный и вторичный.

Излучаемая атомами или молекулами энергия формирует спектр испускания, а поглощаемая – спектр поглощения. Интенсивность спектральных линий определяется числом одинаковых переходов, происходящих в секунду, и поэтому зависит от количества излучающих (поглощающих) атомов и вероятности соответствующего перехода.

Квантовые переходы осуществляются не между любыми энергетическими уровнями. Установлены правила отбора, или запрета, формулирующие условия, при которых переходы возможны и невозможны или маловероятны. Энергетические уровни большинства атомов и молекул достаточно сложны. Структура уровней и спектров зависит не только от строения атома или молекулы, но и от внешних причин.

Спектры являются источником различной информации.