Свет, проходящий сквозь стакан с мутной водой, слабеет — часть его поглощается. Так работают многие приборы для анализа жидкостей: они измеряют, сколько света потерялось, и по этому судят о составе. Но если жидкость неоднородна, как суп с кусочками, одного числа мало: нужно знать, где именно поглотилось больше.
В этой работе учёные взяли тонкое оптическое волокно и погрузили его в водную взвесь бактерий Escherichia coli. Волокно направляло инфракрасный свет не сквозь весь сосуд, а на небольшой участок. Передвигая кончик волокна, исследователи меняли расстояние, которое свет проходит в жидкости, — от миллиметра до нескольких миллиметров. Каждое расстояние давало свой спектр.
Оказалось, что сигнал белка на частоте 1548 обратных сантиметров растёт прямо пропорционально длине пути. Это классический закон Бугера-Ламберта-Бера: чем толще слой, тем больше поглощение. Но в неоднородной взвеси коэффициент поглощения менялся от точки к точке — у поверхности и в глубине он разный. Волокно позволило составить карту этих различий.
Такой подход удобен для мутных и густых биологических жидкостей, где обычная кювета фиксированного размера не справляется. Врач или биолог сможет заглянуть вглубь образца, не разливая его по пробиркам.
Бактерии кишечной палочки в воде рассеивают свет, но в инфракрасном диапазоне их белки дают характерные полосы поглощения — по ним микробов можно отличить от других частиц.